Directed evolution of dynamical elements in enzymes using microfluidic chips
Project goals
Enzymes provide delicate synchronisation of numerous processes using dynamic elements like tunnels and gates. Tunnels and gates mediate exchange of ligands between the solvent and enzyme’s active site or between two buried active sites. Mobile gates allow access of the preferred substrates and co-factors, while preventing the entry of non-cognate ligands, inhibitors or solvent. Targeting these natural hotspots can provide impressive refinement of valuable enzyme properties and represents a promising strategy in protein engineering. However, targeting dynamical elements such as gates, consisting of several inseparable elements, requires simultaneous mutagenesis in a larger number of positions leading to creation of libraries as large as of >10E6 mutants. In this project, microfluidic ultrahigh-throughput screening method will be developed and applied for screening of these libraries. This newly developed method will enable a real-time sorting and multiple adaptions of proteins in a very unique way.
Keywords
protein engineeringdirected evolutionenzymedynamicstunelgatehigh-throughput screeningmicrofluidicsfluorescenceRAMANlasermicromanipulation
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
Standardní projekty 20 (SGA0201600001)
Main participants
Masarykova univerzita / Přírodovědecká fakulta
Ústav přístrojové techniky AV ČR, v. v. i.Contest type
VS - Public tender
Contract ID
16-07965S
Alternative language
Project name in Czech
Řízená evoluce dynamických elementů v enzymech s využitím mikrofluidních čipů
Annotation in Czech
Enzymy během katalýzy zajišťují přesnou synchronizaci řady procesů s využitím dynamických prvků, jako jsou přístupové tunely a brány. Tunely a brány zprostředkovávají výměnu ligandů mezi solventem a aktivním místem enzymu nebo mezi dvěma oddělenými aktivními místy. Mobilní brány umožňují přístup vhodných substrátů a kofaktorů, při současném zabránění vstupu nežádoucích ligandů, inhibitorů nebo solventu. Modifikace těchto dynamických částí enzymu může vest k významnému zlepšení vlastností enzymů a představuje tak zajímavou strategii proteinového inženýrství. Inženýrství dynamických prvků vyžaduje kombinatorickou mutagenezi velkého počtu aminokyselin, vedoucí ke vzniku rozsáhlých knihoven o velikosti >10E6 mutantů. V rámci tohoto projektu bude vyvinuta vysoce účinná mikrofluidní screeningová metoda, která bude následně využita pro screening těchto knihoven v řízené evoluci dynamických tunelů a bran. Nově vyvinutá metoda umožní třídění buněk v reálném čase a vícerozměrnou adaptaci proteinů zcela novým způsobem.
Scientific branches
Completed project evaluation
Provider evaluation
V - Vynikající výsledky projektu (s mezinárodním významem atd.)
Project results evaluation
New high-throughput screening systems for directed evolution of dynanic elements of enzymes was developed. Screening of designed and constructed libraries with mutations in tunnels and gates of enzyme led to the creation of a new strategy for enzyme engineering based on modification of dynamic elements of enzyme, like tunnels and gates.
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2016
Realization period - end
Dec 31, 2018
Project status
U - Finished project
Latest support payment
Jun 15, 2018
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP19-GA0-GA-U/01:1
Data delivery date
Jun 12, 2019
Finance
Total approved costs
10,049 thou. CZK
Public financial support
9,408 thou. CZK
Other public sources
641 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
10 049 CZK thou.
Public support
9 408 CZK thou.
93%
Provider
Czech Science Foundation
CEP
CE - Biochemistry
Solution period
01. 01. 2016 - 31. 12. 2018