Dienstleistungen

Professionelle und kostensparende Lösungen

Screening von Enzymbibliotheken für zufällige Mutagenese

Bei Kreative Enzyme, unser Screening von zufälligen Mutagenese-Enzymlibraries Dienst vollständigt das Enzymtechnik Zyklus durch Identifizierung der leistungsstärksten Mutanten aus komplexen, hochdiversen Bibliotheken. Durch die Integration präziser Assays, automatisiertes Hochdurchsatz-Screening und intelligente Datenanalyse isolieren wir Enzymvarianten, die die gewünschten Verbesserungen in Katalyse, Stabilität oder Selektivität aufweisen.

Dieser Service verwandelt umfangreiche Mutantenkollektionen in bedeutungsvolle funktionale Entdeckungen. Egal, ob Ihr Ziel darin besteht, die katalytische Effizienz zu verbessern, die Substratpräferenz zu verändern, die Thermostabilität zu erhöhen oder die Lösungsmittelbeständigkeit zu steigern, Creative Enzymes bietet eine wissenschaftlich fundierte, effiziente und reproduzierbare Screening-Lösung – maßgeschneidert auf Ihr Enzymsystem und Ihre Projektziele.

Hintergrund: Wie die Bibliotheksauswahl funktioniert

Nach dem Aufbau einer Mutagenesebibliothek und der Entwicklung geeigneter Aktivitätsassays ist der nächste und entscheidendste Schritt in gerichtete Enzym-Evolution ist funktionales ScreeningDieser Prozess bestimmt, welche Mutanten tatsächlich eine verbesserte Leistung bieten, und stellt sicher, dass keine wertvolle Variante übersehen wird.

Das Screening kann jedoch leicht zu einem Engpass werden. Die Größe und Vielfalt der Mutagenesebibliotheken übersteigen oft den praktischen Durchsatz traditioneller Methoden. Viele Screening-Kampagnen scheitern, weil sie durch die Empfindlichkeit des Assays, inkonsistente Expression oder ineffiziente Datenverarbeitung eingeschränkt sind.

Um diese Herausforderungen zu bewältigen, setzt Creative Enzymes ein. integrierte Hochdurchsatz-Screening (HTS) Plattformen und rationale Screening-StrategienUnser Ansatz balanciert Abdeckung, Genauigkeit und Effizienz – und gewährleistet eine sinnvolle Entdeckung selbst in Bibliotheken mit Millionen von Varianten. Jede Screening-Kampagne wird sorgfältig gestaltet, um den Enzymtyp, das Reaktionssystem und das spezifische Projektziel abzustimmen, wodurch sie sowohl wissenschaftlich fundiert als auch industriell skalierbar ist.

Workflow of protein engineering by directed evolutionAbbildung 1. Gerichtete Evolution von Enzymen durch iterative Zyklen von zufälliger Mutagenese, Proteinexpression und Screening oder Selektion. (Wang u. a.., 2021)

Was wir anbieten: Mutant Library Screening

Creative Enzymes bietet eine umfassende Palette von Dienstleistungen für das Screening von Mutantenbibliotheken, die Molekularbiologie, Assay-Technologie und Datenanalyse zu einem einzigen, kohärenten Arbeitsablauf kombiniert. Unser Angebot umfasst:

Primärscreening von Mutantenbibliotheken

Schnelle Erstbewertung zur Identifizierung von Varianten mit nachweisbarer oder erhöhter Aktivität im Vergleich zum Wildtyp-Enzym.

Sekundär- und Tertiärscreening

Verifizierung und quantitative Analyse vielversprechender Kandidaten unter verfeinerten Prüfbedingungen.

Hochdurchsatz-Screening-Plattformen

Automatisierte mikroplattenbasierte, robotergestützte oder Tropfen-Mikrofluidiksysteme für Bibliotheken im Bereich von 103 bis 108 Varianten.

Mehrere Erkennungsmodalitäten

Fluoreszierende, kolorimetrische, lumineszente und chromatographische Detektion, die mit verschiedenen Enzymreaktionen kompatibel ist.

Maßgeschneiderte Auswahlstrategien

Screening nach Aktivität, Selektivität, Stabilität, Lösungsmittelverträglichkeit oder anderen benutzerdefinierten Leistungsparametern.

Kinetische Charakterisierung der Top-Varianten

Bestimmung der kinetischen Konstanten (KM, kKatze, Vmax) und Leistungskennzahlen für ausgewählte Mutanten.

Datenmanagement und -analyse

Umfassende statistische Analyse und Rangordnung von Varianten, mit Integration von maschinellem Lernen zur Unterstützung der Trefferidentifizierung, wo dies angebracht ist.

Optionale Nachscreening und Validierung

Bestätigungstests unter industriell relevanten oder anwendungsspezifischen Bedingungen.

Skalierbare Screening-Lösungen

Von kleinen explorativen Studien bis hin zu umfassenden Entdeckungs-Kampagnen im industriellen Maßstab.

Service-Workflow

Service workflow of library screening for enhanced enzyme variants

Dienstmerkmale

Parameter Spezifikation
Unterstützte Bibliotheksgröße 103 – 108 Varianten
Screening-Durchsatz Bis zu 105 Varianten/Tag (automatisierte Plattformen)
Erkennungsformate Färbemetrisch, fluoreszierend, lumineszent oder analytisch (HPLC/GC)
Datenausgabe Rangierte Aktivitätstabellen, kinetische Werte und Diversitätsanalyse
Host-Systeme E. coli, Pichia pastoris, Bacillus subtilis, Hefe, oder spezielle Stämme
Durchlaufzeit 4–8 Wochen, abhängig von der Größe und Komplexität der Bibliothek
Liefergegenstände Rangliste der verbesserten Varianten, Plasmide/Zellbestände, Screening-Bericht und Validierungsdaten

Optionale Unterstützung im Nachgang

Nach erfolgreichem Screening kann Creative Enzymes zusätzliche Dienstleistungen wie die Optimierung der Proteinexpression, Reinigung und biochemische Charakterisierung ausgewählter Mutanten anbieten.

Anfrage

Warum eine Partnerschaft mit Creative Enzymes eingehen?

Integrierte Expertise

Wir vereinen Molekularbiologie, Enzymologie und Bioanalytik, um zusammenhängende, wissenschaftlich fundierte Screening-Workflows bereitzustellen.

Fortgeschrittene Hochdurchsatzplattformen

Robotische und mikrofluidische Systeme gewährleisten hohe Präzision und Reproduzierbarkeit, selbst bei großen Bibliotheken.

Flexible Screening-Strategien

Anpassbare Arbeitsabläufe, die auf die gewünschten Enzymeigenschaften und das Assay-Design zugeschnitten sind.

Quantitative und reproduzierbare Ergebnisse

Alle Treffer wurden durch statistische und kinetische Auswertungen validiert, um echte Verbesserungen sicherzustellen.

Industrielle Relevanz

Die Screening-Bedingungen können angepasst werden, um Anwendungsumgebungen zu simulieren (z. B. Lösungsmittel, pH-Wert, Temperatur).

Nahtlose Integration mit vorherigen Modulen

Vollständig kompatibel mit den Mutagenese- und Assay-Design-Diensten von Creative Enzymes für einen durchgängigen gerichteten Evolutionsprozess.

Vertretende Fallstudien

Fall 1: Entdeckung einer hochaktiven Lipase-Variante für die Biodieselproduktion

Kundenbedarf:

Ein industrieller Biokraftstoffproduzent suchte nach einer Lipase-Variante, die eine höhere katalytische Effizienz bei Transesterifizierungsreaktionen mit kostengünstigen Rohstoffen aufweist. Die native Lipase zeigte suboptimale Umwandlungsraten und eine begrenzte Toleranz gegenüber Methanol.

Unser Ansatz:

Verwendung eines 106Basierend auf der zuvor von Creative Enzymes erstellten Mutagenese-Bibliothek führten wir eine zweistufige Screening-Kampagne durch. Zunächst wurde ein hochdurchsatzfähiger kolorimetrischer Assay verwendet, um die Hydrolyseaktivität in 384-Well-Platten schnell zu bewerten. Vielversprechende Klone wurden dann einer sekundären Prüfung unter methanolreichen Bedingungen unterzogen, um die Lösungsmittelbeständigkeit und die Umwandlungseffizienz zu bewerten.

Ergebnis:

Von einer Million gesichteter Varianten wiesen 47 Mutanten eine verbesserte Hydrolyseaktivität auf, und 6 zeigten eine starke Leistung in Methanol. Die beste Lipase-Variante zeigte eine 4,3-fache Steigerung der katalytischen Effizienz und behielt 85 % ihrer Aktivität nach der Exposition gegenüber 20 % Methanol bei – was die Biodiesel-Ausbeute in Pilotreaktionen erheblich verbesserte.

Fall 2: Identifizierung thermostabiler Protease-Varianten für die Lebensmittelverarbeitung

Kundenbedarf:

Ein Lebensmitteltechnologieunternehmen benötigte eine Protease, die in der Lage ist, bei erhöhten Verarbeitungstemperaturen (70–80 °C) aktiv zu bleiben, ohne ihre Spezifität zu verlieren oder unerwünschte Nebenreaktionen zu verursachen.

Unser Ansatz:

Wir haben eine integrierte fluoreszenzbasierte Screening-Plattform eingesetzt. Wir verwendeten einen temperaturkontrollierten Mikrotiterplattenleser, um die Proteaseaktivität über 10 zu bewerten.4 Mutanten bei steigenden Temperaturen. Erste Treffer wurden erneut getestet, um die Reproduzierbarkeit zu bestätigen und die verbleibende Aktivität nach der thermischen Inkubation zu messen.

Ergebnis:

Wir haben mehrere Mutanten identifiziert, die eine erheblich verbesserte Thermostabilität aufweisen. Die beste Protease-Variante behielt nach einer Stunde bei 75 °C 90 % ihrer Aktivität, im Vergleich zu 30 % für den Wildtyp. Die katalytischen Parameter des Enzyms (kKatze/KMum das 2,5-fache verbessert, was eine effizientere Protein-Hydrolyse während der Lebensmittelverarbeitung bei hohen Temperaturen ermöglicht und die Haltbarkeit des Produkts verlängert.

Häufige Fragen zur Screening von Mutantenbibliotheken

  • F: Welche Bibliotheksgrößen können Sie durchsuchen?

    A: Wir können Bibliotheken mit wenigen Tausend bis über 100 Millionen Varianten verwalten, abhängig vom Assay-Format und der Screening-Plattform.
  • Q: Welche Erkennungsmethoden stehen zur Verfügung?

    A: Wir bieten mehrere Nachweismodalitäten an, darunter Absorption, Fluoreszenz, Lumineszenz und chromatographische Analysen (HPLC/GC). Wir wählen die geeignetste Methode basierend auf der Enzymklasse und der Zielreaktion aus.
  • Q: Wie stellen Sie eine zuverlässige Identifizierung von Treffern sicher?

    A: Alle Assays sind auf Reproduzierbarkeit validiert, und die Auswahl der Treffer erfolgt anhand statistischer Schwellenwerte (z. B. >3σ über der Wildtyp-Aktivität). Vielversprechende Varianten werden zur Bestätigung erneut gescreent.
  • F: Können Sie auch nach Eigenschaften jenseits der katalytischen Aktivität suchen?

    A: Ja. Wir können maßgeschneiderte Screening-Strategien für Thermostabilität, Lösungsmittelbeständigkeit, pH-Stabilität oder Enantioselektivität entwerfen.
  • F: Wie werden Daten von Großbildschirmen verwaltet?

    A: Daten werden mithilfe automatisierter Pipelines verarbeitet und statistisch analysiert, um eine genaue Normalisierung und Einstufung sicherzustellen. Detaillierte Berichte enthalten sowohl Roh- als auch verarbeitete Daten.
  • F: Bieten Sie isolierte mutante Klone an?

    A: Ja. Wir können Plasmide, Glycerol-Stämme oder gereinigte Enzyme für weitere Analysen oder zur Vergrößerung bereitstellen.
  • F: Sind Ihre Screening-Bedingungen anpassbar?

    A: Absolut. Die Screening-Bedingungen – wie Temperatur, Lösungsmittelzusammensetzung oder Substratkonzentration – können so angepasst werden, dass sie Ihre Anwendungsumgebung widerspiegeln.
  • F: Kann Ihr Service mit der Assay-Entwicklung oder Mutagenese kombiniert werden?

    A: Ja. Unser Screening-Service ist vollständig integriert mit der Konstruktion von Mutagenesebibliotheken und der Gestaltung von Aktivitätsassays, was einen nahtlosen End-to-End-Workflow von der Variantenproduktion bis zur Trefferentdeckung ermöglicht.
  • Q: Wie sieht der typische Projektzeitplan aus?

    A: Die meisten Screening-Projekte werden innerhalb von 4–8 Wochen abgeschlossen, abhängig von der Komplexität der Bibliothek, dem Durchsatz und den erforderlichen Validierungsschritten.
  • Q: Wie schützen Sie die Vertraulichkeit der Kunden und das geistige Eigentum?

    A: Alle Projektdaten, Sequenzen und Ergebnisse werden unter strenger Vertraulichkeit behandelt. Das geistige Eigentum und das Eigentum an allen Varianten und Daten verbleiben beim Kunden.

Referenz:

  1. Wang W, Taber DF, Renata H. Praktische enzymatische Herstellung von Carbocyclen. Chemie A Europäische J. 2021;27(46):11773-11794. doi:10.1002/chem.202101232

Nur für Forschungs- und Industriezwecke. Nicht für den persönlichen Gebrauch bestimmt. Bestimmte Produkte in Lebensmittelqualität eignen sich für die Formulierungsentwicklung in Lebensmitteln und verwandten Anwendungen.

Dienstleistungen
Online-Anfrage

Nur für Forschungs- und Industriezwecke. Nicht für den persönlichen Gebrauch bestimmt. Bestimmte Produkte in Lebensmittelqualität eignen sich für die Formulierungsentwicklung in Lebensmitteln und verwandten Anwendungen.