Enzyme Prediction Toolbox

Enzyme Prediction Toolbox

Het interclusterproject Enzymares, ondersteund door Catalisti, De Blauwe Cluster en Flanders' FOOD, zal een toolbox ontwikkelen om de ontdekking van enzymen te versnellen en de time-to-market voor nieuwe enzymen te verkorten. De innovatieve toolbox zal bijdragen aan het succes van enzymen als duurzame biokatalysatoren en zal bedrijven ondersteunen bij het verduurzamen van hun processen en producten.

Een overdaad aan enzymen

Enzymen zijn alomtegenwoordig. Ze worden gebruikt in fijnchemicaliën, farmaceutische producten, voedings- en (aqua)voederproducten, textiel, cosmetica en nog veel meer industriële toepassingen. Omdat ze biologisch afbreekbaar en niet-toxisch zijn, zijn enzymen een aantrekkelijk alternatief voor chemische additieven of katalysatoren. Enzymatische katalyse heeft dan ook het potentieel om het grondstoffen- en energieverbruik van industriële processen efficiënter te maken, en zo bij te dragen aan een duurzamere industrie. 

Gezien hun brede scala aan toepassingen en hun duurzaam profiel, is het geen verrassing dat de wereldwijde vraag naar enzymen snel groeit. Er wordt met name gezocht naar nieuwe of beter presterende enzymen in termen van substraatselectiviteit, inhibitiegevoeligheid, chirale selectiviteit, pH en temperatuurbereik. Er is ook een verhoogde focus op de prestaties van enzymen in extreme omstandigheden, zoals bijvoorbeeld hoge zouttolerantie, hyperthermostabiliteit, barofilie of koude-adaptiviteit. 

Verschillende bronnen…

Gelukkig bieden biologische bronnen, en met name mariene omgevingen, een enorme kans voor enzymexploratie. Terwijl huidig onderzoek zich vooral richt op het verkrijgen van enzymen uit microbiële organismen, kunnen complexere eukaryote organismen bovendien nog een ander onaangeboord reservoir van nieuwe enzymen vertegenwoordigen. 

… maar moeilijk te ontdekken

Het aanboren van dit reservoir en het vinden van de juiste enzymen is echter niet eenvoudig. Tegenwoordig worden de meeste nieuwe enzymen gevonden door high-throughput functionele screenings van genomische bibliotheken en een vergelijking met biologische databases. Zodra interessante enzymen zijn geïdentificeerd, wordt hun prestatie in industriële toepassingen beoordeeld. Deze beoordeling kan jaren duren en zelfs dan blijkt de meerderheid van de enzymen die tijdens het screeningsproces zijn geïdentificeerd niet bijzonder nuttig. Kortom, het vinden van de juiste enzymen is extreem tijdrovend en veeleisend, wat hun valorisatie en toepassing vertraagt. 

Enzymontdekking optimaliseren

Het interclusterproject Enzymares zal een toolbox ontwikkelen om de ontdekking van enzymen te versnellen. De toolbox zal het traject van enzymontdekking optimaliseren door:

 

  1. een verbeterde database van hoge kwaliteit te ontwikkelen die verschillende soorten moleculaire en biologische gegevens integreert;
  2. ecologische informatie over het organisme en zijn habitat aan de database toe te voegen, aangezien organismen die in extreme habitats leven veel meer kans hebben om enzymen te produceren die in staat zijn om onder extreme omstandigheden te presteren;
  3. procesparameters en prestatiebehoeften in een vroeg stadium aan de database toe te voegen, om ervoor te zorgen dat enzymen inderdaad geschikt zijn voor het beoogde doel, om het aantal kwalitatieve hits aanzienlijk te verhogen en om de time-to-market te verkorten. 

Een toolbox die verschillende soorten moleculaire gegevens, ecologische informatie, procesparameters en prestatiebehoeften integreert, zal de kansen op succes in het enzymontdekkingstraject vergroten. Door de diversiteit van enzymen in complexere organismen te onderzoeken, kan bovendien een "nieuwe wereld" van voorheen onbekende enzymen beschikbaar gemaakt worden voor valorisatie door de industrie. Dit zorgt er dan weer voor dat het toepassingspotentieel van enzymatische katalyse in industriële processen toeneemt. Via haar innovatieve toolbox zal Enzymares zo bijdragen aan het succes van enzymen als duurzame biokatalysatoren en bedrijven ondersteunen bij het verduurzamen van hun processen en producten. 

Projectdetails

Projecttype: Intercluster SBO

Goedgekeurd op: 20/05/2021

Duur: 01/09/2021 - 31/08/2025

Totaalbudget: €2.699.884

Subsidie: €2.699.884 

Projectpartners

Het traject van enzymontdekking is complex. Een multidisciplinaire aanpak is dan ook cruciaal. Daarom brengt Enzymares experts samen op het gebied van ecologie, microbiologie, eiwit(bio)chemie, bioprocestechnologie, bioinformatica en machine learning. Het interclusterproject wordt ondersteund door drie Vlaamse speerpuntclusters: Catalisti, De Blauwe Cluster en Flanders’ FOOD. 

Industriële Adviesraad

AB Mauri, Ajinomoto Bio-Pharma Services, BASF, Bienca, B4Plastics, Cargill, ChemStream, Flen Health, IMAQUA, Innovad, INVE, Kemin, Nutrition Sciences, Proviron, Puratos, Puxano, Tereos