Cristin-prosjekt-ID: 572116
Sist endret: 7. januar 2018 21:54
Cristin-prosjekt-ID: 572116
Sist endret: 7. januar 2018 21:54
Prosjekt

Thermostable isomerase processes for biotechnology (TIPs)

prosjektleder

Nils-Kåre Birkeland
ved Institutt for biovitenskap ved Universitetet i Bergen

prosjekteier / koordinerende forskningsansvarlig enhet

  • Institutt for biovitenskap ved Universitetet i Bergen

Finansiering

  • TotalbudsjettNOK 5.222.079
  • EU

  • Norges forskningsråd

    • Prosjektkode: 269892

Klassifisering

Vitenskapsdisipliner

Bioinformatikk • Biokjemi • Bioteknologi • Molekylærbiologi

Emneord

Heterolog ekspresjon • Isomeraser • Ekstremofiler • Biokatalyse • Termofiler • Enzymer

Kategorier

Prosjektkategori

  • Anvendt forskning

Kontaktinformasjon

Telefon
55582657
Sted
Nils-Kåre Birkeland

Tidsramme

Aktivt
Start: 1. desember 2016 Slutt: 30. november 2019

Beskrivelse Beskrivelse

Tittel

Thermostable isomerase processes for biotechnology (TIPs)

Populærvitenskapelig sammendrag

Prosjektet fokuserer på levering av nye varmetilpassede isomerase-enzymer fra termofile mikroorganismer og metagenomer til bioteknologiske applikasjoner. Isomerer er molekyler med identisk atom-sammensetning men med ulike strukturer, f.eks. stereoisomerer. Ulike isomerer kan ha svært ulike biologiske funksjoner. Dannelse av isomerer som resultat av kjemisk katalyse reduserer ofte produktiviteten i industrielle kjemiske prosesser fordi bare den ene av isomerene som dannes prosesseres videre i biokatalytiske prosesser. Isomeraser er en klasse enzymer som katalyserer omdannelse av en isomer til en annen isomer. Bruk av egnete isomerase-enzym i industrielle prosesser kan øke produksjonseffektiviteten og resultere i 100% omdannelse av et optisk inaktiv (rasemisk) substrat til et optisk aktivt produkt. Som en av tre partnere i dette prosjektnettverket (TIPs), fokuserer vi på varmestabile disulfid isomeraser, som er av stor betydning for korrekt folding av heterologt uttrykte proteiner som bærer disulfid-bindinger. Disulfid isomeraser kan korrigere mis-foldete proteiner ved at de fungerer som foldaser (en type chaperon) som spalter feilaktig dannete dissulfidbindinger og derved fremmer korrigering av falske disulfidbroer. Sammen med den Spanske partneren har vi tatt i bruk nytt bioinformatikk-verktøy for å søke etter gener som koder for varmestabile isomeraser i offentlige gensekvens-databaser og egne datasett fra metagenomer. Konstruksjon av sekvens-likhets-nettverk er en metode for visualisering av slektskap mellom proteinsekvenser slik at beslektede proteiner grupperes i klynger som igjen er nyttige for predikering av enzymfunksjoner. Flere proteinfamilier innenfor klassen isomeraser har bliltt analysert og relevante kandidater for ekspresjon og analyse er identifisert. Vi er nå i ferd med å etablere metoder for måling av disulfid isomerase aktivitet og heterolog genekspresjon i E. coli av mulige termostabile isomeraser. 

Vitenskapelig sammendrag

Isomers are molecules with identical atomic composition but with different chemical structures. Two main forms of isomerism exist:
structural isomerism and stereoisomerism (spatial isomers). Different isomers can show very distinctive functional characteristics and affect
applications such as in nutrition, pharmacy, cosmetics, and biofuels. The enzymes catalyzing the conversion of isomers between different
isomeric forms are termed isomerases. Some isomers can interfere with the efficiency of biotechnological processes and others can be
substrates for novel biocatalytic transformations.
The objective of this project is to provide efficient thermostable isomerases with high stability, specificity and advanced properties to
improve biotechnological processes involving specific isomers.
This project represents a relevant contribution to Industrial Biotechnology within the topics “Conversion of industrial by-products and
biomass into value-added products” and “Novel systems for new or more sustainable processed using bio-catalysts such as enzymes”. The
project consortium is composed of three research partners from three different countries (Spain, Norway and Germany) with complementary
expertise and one collaborating industrial partner involved in advising and pipelining of selected enzymes for industrial use. One
subcontractor whose task primarily will be structural biology is also included.
Thermostable isomerases represent durable enzymes able to catalyze the conversion of specific isomers. The methodology will involve
genomic and metagenomic sequence data and data-mining, sequence comparison and analysis to identify functional groups and
thermophilic isomerases of interest, heterologous gene expression, enzyme characterization, genetic engineering, structural biology,
genetic engineering and process optimization.
Three types of isomerases will be targeted in this project: sugar isomerases aimed to produce and transform new desirable sugars for
calorie-free sweeteners and as building blocks for new drugs, disulfide isomerases to improve protein folding and stability of industrial
enzymes through correction of incorrectly formed disulfide bonds, and chalcone isomerases involved in transformation of flavonoids,
secondary metabolites of importance for natural colorants, anti-oxidants, anti-microbial and anti-inflammatory agents.
The availability of durable isomerases opens a new generation of possibilities for green, competitive and sustainable biotechnological
processes to replace conventional chemical synthesis. The project will focus on the discovery and design of novel biocatalysts, thermostable
isomerases, showing high stability, durability and specificity to allow novel biotechnological processes that are currently inefficient or
unavailable and will lead to cost effective utilization of biomass for a sustainable industry.

prosjektdeltakere

prosjektleder

Nils-Kåre Birkeland

  • Tilknyttet:
    Prosjektleder
    ved Institutt for biovitenskap ved Universitetet i Bergen
Aktiv cristin-person

Antonio Garcia-Moyano

  • Tilknyttet:
    Prosjektdeltaker
    ved Institutt for biovitenskap ved Universitetet i Bergen
1 - 2 av 2

Resultater Resultater

Thermostable Isomerase Processes for Biotechnology.

Gonzalez, Juan M.; Birkeland, Nils-Kåre; Garcia-Moyano, Antonio; Schoenheit, Peter. 2017, Thermophiles 2017. CAU, UIBPoster
1 - 1 av 1