CAT-PHOTO: Entwicklung von Photoenzymen durch Computational Design und Directed Evolution

• Antragsteller: Dr. Adrian Bunzel
• Fachliche Zuordnung: Biochemie
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 582263729

Die Energie- und Klimakrise erfordert die Entwicklung nachhaltigerer Energiequellen. Sonnenenergie ist reichlich vorhanden, doch Silizium-Solarzellen haben ein Effizienzplateau erreicht und basieren auf Materialien mit erheblichem ökologischem Fußabdruck. CAT-PHOTO verfolgt einen naturinspirierten Ansatz, der sich an der hohen quantenphysikalischen Effizienz der biologischen Photosynthese orientiert. Da natürliche photosynthetische Proteine typischerweise komplex und fragil sind, werden wir neue Photoenzyme mittels Computational Design und gerichteter Evolution entwickeln. In den kommenden drei Jahren werden wir Photoenzyme herstellen, indem wir Bindungstaschen für Photosensibilisatoren in Proteingerüste designen und die photovoltaische Aktivität durch gerichtete Evolution verbessern. Die resultierenden Photoenzyme können direkt in bestehende dye-sensitized Solar-Cell-Technologien integriert werden und wir werden die aktivsten Varianten in Prototyp-Solarzellen testen. CAT-PHOTO wird photobiokatalytische Merkmale identifizieren, die die Lichtaufnahme und den Elektronentransfer fördern und damit Designprinzipien für Photoenzyme bereitstellen. Durch die Kombination von Computational Design und gerichteter Evolution zur Erzeugung und Optimierung komplexer photochemischer Funktionen schafft CAT-PHOTO die Grundlage für zukünftige Entwicklungen in der solaren Energieumwandlung, der Photobiokatalyse und bioinspirierten Materialien.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen