ERA-IB 5: MetaCat - Eine Sammlung metagenomischer, neuartiger und hocheffizienter Biokatalysatoren für die industrielle Biotechnologie, Teilprojekt Uni Hamburg

Ziel des Projektes ist es, eine Kollektion robuster und vielseitig nutzbarer Enzyme für die Bioindustrie zusammen zu stellen, die es ermöglicht, industrielle Produktionsprozesse wesentlich schneller und effizienter durchzuführen. Das besondere an den als "All-Round Frequent Hit Enzymes" (AFHs) bezeichneten Enzymen ist, dass sie im Vergleich zu vielen bereits bekannten Biokatalysatoren eine "Enzympromiskuität" besitzen, d.h. eine außerordentlich große Anzahl verschiedener Substrate umsetzen können und dabei eine hohe Aktivität sowie eine sehr gute Substratspezifität und Enantioselektivität beibehalten. Besondere Aufmerksamkeit gilt den industriell relevanten Enzymgruppen Nitrilasen, Transaminasen, Ketoreduktasen, Glycosylhydrolasen und Lipasen/Esterasen. Um die Enzyme in bakteriellen Metagenomen zu identifizieren, kommt eine Vielzahl sich ergänzender und innovativer Methoden zum Einsatz. Im Rahmen des vorliegenden Teilprojektes soll die natürliche Diversität verschiedenster Standorte mit Metagenomik, Metatranskriptomik und Metaproteomik durchmustert werden. Dazu werden neben funktionsbasierten Strategien auch neue Wege verfolgt. Mit Hilfe der zellfreien Metagenomik und in vitro Transkription und Translation soll es ermöglicht werden, geeignete Biokalatysatoren zu identifizieren. Im vorliegenden Teilprojekt werden Metagenome mit neuen und innovativen Methoden durchmustert. Dabei wird eine Kombination aus Metagenomik und Metakatalyse eingesetzt und zusammen mit Hochdurchsatz-Durchmusterungstechnologien, generischen Modellsubstraten, "Next Generation Sequencing" Technologien und in silico Screening verwendet, um geeignete Enzym-Kandidaten zu finden. Zudem entwickeln wir neue Methoden für die Enzymidentifizierung: zellfreie Expressionssysteme, die Hindernisse in der heterologen Expression umgehen sowie Einzelzell-Lasertechnologien, mit denen eine bisher unbekannte Diversität an funktionalen Enzymen erschlossen werden kann.