Erforschung der thermalen Grenzen von Enzymfunktion durch gerichtete Evolution unter Verwendung der alpha-Amylase aus Pyrococcus furiosus als Untersuchungsobjekt

• Applicant: Dr. Holger Berk
• Subject Area: Microbiology, Virology and Immunology
• Term: from 2000 to 2001
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5237438

Die a-Amylase aus dem hyperthermophilen Archaeon Pyrococcus furiosus besitzt ein Temperaturoptimum von 100°C und eine Halbwertszeit von 2 h bei 120°C unst stellt somit eines der thermostabilsten bekannten Enzyme dar. Trotz großer Anstrenungen ist es bisher nicht gelungen, Organsimen zu isolieren, die oberhalb von 113°C wachsen. Es ist unwahrscheinlich, daß Enzyme aus natürlichen Quellen isoliert werden können, die signifikant stabiler sind als bisher aus hyperthermophilen Organismen bekannte, da für die Organismen keine Notwendigkeit besteht, Enzyme zu synthetisieren, die jenseits ihrer Wachstumstemperatur stabil sind. Aus diesem Grund liegen hinsichtlich der oberen Grenze von Enzymstabilität und Enzymaktivität bislang nur theoretische Betrachtungen vor. Mit den Methoden der gerichteten Evolution, die die Möglichkeit bieten, Proteinfunktionen außerhalb des physiologischen Kontextes von lebenden Organsimen zu analysieren, soll im angestrebten Forschungsvorhaben durch zufällige Mutation, Rekombination und Screening in Hochtemperatursystemen eine a-Amylase erzeugt werden, die in Bezug auf Thermostabilität alle natürlichen Enzyme übertrifft. Auf diesem Weg sollen Rückschlüsse gezogen werden, (i) welche Parameter die obere Grenze von Enzymthermostabilität bestimmen und (ii) auf welchen strukurellen Veränderungen die erhöhte Thermostabiltität beruht.

• DFG Programme: Research Fellowships
• International Connection: USA
• Cooperation Partner: Professorin Frances H. Arnold, Ph.D.