Sequenzbasiertes Screening auf Enzyme

Über sequenzbasiertes Screening von Enzymen

Traditionelle Methoden zur Identifizierung neuartiger biologischer Enzyme basieren überwiegend auf dem funktionellen Screening kultivierbarer Mikroorganismen, gefolgt von Sequenzanalyse und funktioneller Validierung positiver Stämme. Enzyme wie Amylasen und Esterasen wurden mithilfe klassischer Screening-Ansätze entdeckt. Mikroorganismen spielen in diesen traditionellen Verfahren als primäre Quelle von Biokatalysatoren eine zentrale Rolle. Allerdings existiert der Großteil der Mikroorganismen in natürlichen mikrobiellen Gemeinschaften, ist von anderen Mikroorganismen abhängig und lässt sich unter Laborbedingungen nur schwer in Reinkultur kultivieren, was die Effizienz traditioneller Ansätze zur Entdeckung neuer Enzyme erheblich limitiert. Vor diesem Hintergrund hat sich die sequenzbasierte Enzym-Screening-Technologie etabliert: Durch den Einsatz von Hochdurchsatz-Sequenzierung und computergestützten Algorithmen können Enzymsequenzen mit spezifischen Funktionen aus großskaligen biologischen Probenbibliotheken präzise und effizient identifiziert werden. Diese Technologie überwindet die Einschränkungen klassischer Screening-Methoden und eröffnet neue Möglichkeiten für die Optimierung enzymatischer Katalysesysteme sowie die Entwicklung neuer Enzyme.

In der heutigen, sich rasant entwickelnden Biotechnologie spielen Enzyme eine wichtige Rolle in Medizin, Landwirtschaft, Energie und Industrie. Durch Enzym-Screening können Enzyme mit spezifischen Funktionen und Eigenschaften effizient identifiziert und optimiert werden. Creative Enzymes ist auf innovative Enzym-Screening-Methoden spezialisiert; sequenzbasierte Enzym-Screening-Services zählen zu unseren Kernleistungen.

Unser Serviceprozess

Die sequenzbasierten Enzym-Screening-Services von Creative Enzymes sind darauf ausgelegt, die präzisen Anforderungen unserer Kunden an innovative Enzyme zu erfüllen. Unser Serviceprozess umfasst:

1. Projektdesign

Unser Expertenteam arbeitet eng mit dem Kunden zusammen, um die Projektanforderungen hinsichtlich Hintergrund, Zielsetzung und beabsichtigter Anwendung umfassend zu erfassen. Auf dieser Basis entwickeln wir ein zielgerichtetes Enzym-Screening-Konzept und stellen dem Kunden eine detaillierte technische Beratung zur Verfügung.

2. Probenvorbereitung

Kunden können eigene Enzymproben bereitstellen; alternativ stellen wir auf Anfrage eine vielfältige Auswahl an Ausgangsproben aus unserem Repository zur Verfügung. Bei Bedarf bieten wir zudem die kundenspezifische Synthese sequenzspezifischer Enzymproben an.

3. Design von Enzymvariantenbibliotheken

Wir konzipieren und erstellen Enzymvariantenbibliotheken entsprechend den Anforderungen und Zielsetzungen unserer Kunden. Dies kann eine gerichtete Mutagenese (Punktmutation, Insertion, Deletion etc.) oder eine zufällige Mutagenese unter Verwendung einer Bibliothek bekannter Enzymgene umfassen.

5. Hochdurchsatz-Sequenzierung

Wir sequenzieren Enzymvariantenbibliotheken mithilfe fortschrittlicher Hochdurchsatz-Sequenzierungstechnologien (z. B. Illumina HiSeq oder MiSeq), um umfangreiche Sequenzdatensätze zu generieren.

6. Sequenzabgleich und -analyse

Mittels bioinformatischer Tools und Algorithmen führen wir einen Sequenzvergleich und eine Analyse der Sequenzierungsdaten durch (einschließlich Variantenanalyse, Strukturprädiktion, Funktionsprädiktion etc.), um die Eigenschaften und potenziellen Funktionen der Enzymvarianten zu bestimmen.

7. Screening und Bewertung

Wir wählen eine Reihe der vielversprechendsten Enzyme aus den Kandidatensequenzen aus und führen weiterführende Enzymaktivitäts-Screenings sowie Eigenschaftsbewertungen durch, einschließlich Aktivitäts-Screening, Affinitäts-Screening, Stabilitäts-Screening etc., um Enzymvarianten mit exzellenter Performance zu identifizieren.

8. Projektbericht

Wir dokumentieren den Screening-Prozess und die Ergebnisse detailliert und stellen dem Kunden einen umfassenden Projektbericht zur Verfügung. Der Bericht enthält Enzymsequenzinformationen, Ergebnisse der Aktivitätsbewertung, experimentelle Daten und Analysen sowie Empfehlungen für weiterführende Anwendungen.

Unsere Vorteile

Wenn Sie an sequenzbasierten Enzym-Screening-Services interessiert sind oder Fragen haben, können Sie uns jederzeit gerne kontaktieren. Unser Team unterstützt Sie gerne und beantwortet Ihre Fragen.

Abbildung 1 Strategie zur Entdeckung neuer Enzyme auf Basis paarweiser Sequenzalignments
(RSC Catalysis Series 2018)