Flüssigphasendesign zur Verbesserung der Stabilität und Produktivität von Enzymen

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Privatdozent Dr.-Ing. Christoph Brandenbusch; Professorin Dr.-Ing. Katrin Rosenthal
• Fachliche Zuordnung: Bioverfahrenstechnik
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 555504947

Trotz des Potenzials der Biokatalyse zur Förderung einer nachhaltigen Bioökonomie bleibt das optimale Flüssigphasendesign für enzymatische Reaktionen eine Herausforderung aufgrund seiner Komplexität und der Empfindlichkeit von Enzymen gegenüber Umweltfaktoren wie Lösungsmitteltypen, -konzentrationen und Reaktionsbedingungen. Das vorgeschlagene Projekt zielt darauf ab, systematisch die Reaktionsbedingungen zu erforschen und zu verbessern, um sowohl die katalytische Aktivität als auch die Stabilität von Enzymen zu maximieren, insbesondere das Enzym cyclic GMP-AMP Synthase. Dieses Enzym, das wichtig für die Synthese von zyklischen Dinukleotiden ist, zeigt ein hohes Potential für pharmazeutische Anwendungen, wird jedoch durch seine geringe Stabilität unter typischen Reaktionsbedingungen behindert. Durch die Untersuchung der Wechselwirkungen verschiedener Co-Lösungsmittel und Hilfsstoffe mit dem Enzym sucht das Projekt Methoden zu entwickeln, die eine Deaktivierung und Präzipitation des Enzyms verhindern und gleichzeitig sowohl die Löslichkeit als auch die Stabilität des Enzyms verbessern. Die Forschung wird einen multidisziplinären Ansatz verfolgen, der experimentelle und theoretische Methoden kombiniert, um ein umfassendes Verständnis der Flüssigphasenumgebungen zu etablieren, die die enzymatische Aktivität und Stabilität am besten unterstützen. Dies wird eine detaillierte thermodynamische Analyse und die Entwicklung neuer biokatalytischer Modelle zur Vorhersage und Optimierung von Reaktionsbedingungen beinhalten. Letztendlich zielt das Projekt darauf ab, einen Satz von Best Practices für die Enzymstabilisierung zu etablieren, der auf andere Enzyme und biokatalytische Anwendungen verallgemeinert werden kann, wodurch das Gebiet der Biotechnologie vorangetrieben und potenzielle wirtschaftliche und ökologische Vorteile geboten werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen