Computational and Experimental Characterization of Enzymes for Sustainable Design of Bioplastics
Project goals
PolyHydroxyAlkanoates (PHA) are microbial polyesters produced by many prokaryotes with great potential in replacing current petrochemical plastics. Sadly, only half of the PHA cycle, notably degradation, is described in ample detail, especially from the perspective of bioinformatics. While the database of PHA depolymerases exists, its counterpart summarizing knowledge of PHA synthases is missing. This lack of knowledge hampers the design of novel technologies for sustainable production of advanced PHA materials. In the project, we will design a robust computational pipeline to analyze all currently available prokaryotic genomes to propose a novel classification of PHA synthases. Moreover, we will experimentally characterize tens of microorganisms and microbial consortia producing PHAs and perform several in vitro and in vivo experiments to describe the properties of particular synthases. Also, we will analyze the material properties of polymers synthesized with various synthases. In the end, we will develop a comprehensive database of PHA synthases allowing computational analyses.
Keywords
polyhydroxyalkanoatessynthasedatabaseenvironmental biotechnologyindustrial biotechnologybiodegradationbioinformaticsgenetic engineering
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
—
Call for proposals
SGA0202500003
Main participants
Vysoké učení technické v Brně / Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
25-17459M
Alternative language
Project name in Czech
Výpočetní a experimentální charakterizace enzymů pro udržitelný design bioplastů
Annotation in Czech
Polyhydroxyalkanoáty (PHA) jsou polyestery produkované mnoha prokaryoty s velkým potenciálem nahradit současné petrochemické plasty. Bohužel pouze polovina PHA cyklu, a to degradace, je popsána dostatečně podrobně, zejména z pohledu bioinformatiky. Zatímco databáze PHA depolymeráz již existuje, její protějšek shrnující PHA syntázy, enzymy zodpovědné za biosyntézu polymerů, chybí. Tento nedostatek základních znalostí představuje problém při vývoji nových technologických procesů pro udržitelnou produkci pokročilých PHA materiálů. V projektu navrhneme robustní výpočetní pipeline pro analýzu všech v současnosti dostupných prokaryotních genomů, abychom navrhli novou klasifikaci PHA syntáz. Navíc budeme experimentálně charakterizovat desítky mikroorganismů a mikrobiálních konsorcií produkujících PHA a provedeme řadu in vitro a in vivo experimentů pro popis vlastností jednotlivých PHA syntáz. Dále budeme analyzovat materiálové vlastnosti polymerů syntetizovaných různými syntázami. Nakonec vyvineme komplexní databázi PHA syntáz umožňující výpočetní analýzy biologických sekvencí.
Scientific branches
R&D category
ZV - Basic research
OECD FORD - main branch
10201 - Computer sciences, information science, bioinformathics (hardware development to be 2.2, social aspect to be 5.8)
OECD FORD - secondary branch
20903 - Bioproducts (products that are manufactured using biological material as feedstock) biomaterials, bioplastics, biofuels, bioderived bulk and fine chemicals, bio-derived novel materials
OECD FORD - another secondary branch
—
AF - Documentation, librarianship, work with information
BC - Theory and management systems
BD - Information theory
EI - Biotechnology and bionics
IN - Informatics
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2025
Realization period - end
Dec 31, 2029
Project status
Z - Beginning multi-year project
Latest support payment
—
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP25-GA0-GM-R
Data delivery date
Feb 26, 2025
Finance
Total approved costs
24,955 thou. CZK
Public financial support
24,955 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
24 955 CZK thou.
Public support
24 955 CZK thou.
100%
Provider
Czech Science Foundation
OECD FORD
Computer sciences, information science, bioinformathics (hardware development to be 2.2, social aspect to be 5.8)
Solution period
01. 01. 2025 - 31. 12. 2029