Investigation and optimization of microbial strains expressing human CYP450 genes for drug metabolism studies and drug metabolite production

用于药物代谢研究和药物代谢产物生产的表达人类 CYP450 基因的微生物菌株的研究和优化

• 批准号: 172271994
• 负责人: Professorin Dr. Katrin Marcus-Alic
• 金额: --
• 依托单位: Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ)
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Grants
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2009-12-31 至 2014-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/172271994?language=en
• 关键词: Investigation; optimization; microbial; strains; expressing

Bei der Medikamentenentwicklung sind effiziente Strategien für ein metabolisches und toxikologisches Screening sowie die Produktion von neuen Ausgangsverbindungen und Arzneistoffderivaten für vor-klinische und klinische Studien im Grammmaßstab von hoher Wichtigkeit. Um die Rolle von verschiedenen Säugetier-Cytochrom P450 Enzymen (CYP450) bei der Arzneistoffderivatisierung zu untersuchen, werden häufig rekombinante Biokatalysesysteme angewendet. Aufgrund der komplexen Natur und Organisation dieser Klasse von Enzymen ist die Verwendung von Ganzzell-Biokatalysatoren von Vorteil, um Medikamentenderivatisierungsstudien durchzuführen und Arzneistoffe und deren Derivate zu produzieren. Allerdings kranken die derzeit verfügbaren Systeme vor allem an geringen Aktivitäten und Stabilitäten. Deshalb ist es wichtig, stabilere und effizientere mikrobielle Stämme für CYP450-katalysierte Biotransformationen zu entwickeln. Das primäre Ziel dieses Forschungsprojektes ist es daher, die Faktoren, die die katalytische Effizienz von CYP450-Enzymen in rekombinanten Mikroorganismen limitieren, zu finden und zu untersuchen. Auf der Basis des so generierten Wissens soll die Optimierung von mikrobiellen Ganzzellsystemen hin zu kontrollierbaren und effektiven Biokatalysatoren angegangen werden. Das Fernziel ist die Entwicklung von Katalysatoren zur Produktion von Arzneistoffen und ihren Derivaten im Grammmaßstab sowie zur Untersuchung der Wirkstoffderivatisierung durch CYP450-Enzyme aus der menschlichen Leber.Die Charakterisierung von rekombinanten Ganzzellbiokatalysatoren bedingt dabei eine sensitive und selektive Methode zur Identifizierung und Quantifizierung der eingesetzten Säugetier-CYP450-Enzyme. Aufgrund signifikanter Limitationen insbesondere bezüglich Sensitivität und Selektivität sind die heute bestehenden Methoden dafür nicht geeignet Die Anwendung zuverlässiger und hoch sensitiver sowie selektiver Massenspektrometrie (MS)-basierter Strategien stellt diesbezüglich eine vielversprechende Alternative dar. In diesem Gemeinschaftsprojekt soll eine solche Methodik für die Charakterisierung von Ganzzellbiokatalysatoren adaptiert und eingesetzt werden. Konkret wird dabei eine MS-basierte Identifizierung und absolute Quantifizierung von Säugetier-CYP450-Enzymen direkt mit der Optimierung von rekombinanten mikrobiellen Stämmen zur CYP450-Expression und -Katalyse gekoppelt. Dieser Ansatz wird Verbesserungen bezüglich Aktivität, Spezifität und Stabilität sowie Wirtsselektion und Reaktionsbedingungen erlauben.

Bei der Medikamentenentwicklung sind effiziente plugien für ein metabolisches und plugologisches Screening sowie die Produktion von neuen Ausgangsverbindungen und Arzneistoffderivaten für vor-klinische und klinische plugen im Grammmaßstab von hoher Wichtigkeit.为了使细胞色素P450酶（CYP 450）在药物衍生物中的作用更好地发挥作用，韦尔登必须将生物催化系统进行整合。从酶的复杂性质和组织结构出发，对Vorteil的Ganzzell-Biokatalysatoren进行了研究，通过药物衍生研究和Arzneistoffe及其衍生物生产。所有人都认为这是一个非常活跃和稳定的系统。Deshalb ist es wichtig，stabilere und effizientere mikrobielle Stämme für CYP 450-katalysierte Biotransformationen zu entwickeln. Das primäre Ziel dieses Forschungsprojektes ist es daher，die Faktoren，die katalytische Effizienz von CYP 450-Enzymen in rekombinanten Mikroorganismen limitieren，zu finden und zu untersuchen.在此基础上，我们将对微生物系统进行优化，以控制韦尔登的有效性。本文介绍了利用人肝细胞CYP 450-酶对肝细胞进行衍生化的方法，并对肝细胞CYP 450-酶的特性进行了分析，提出了一种灵敏、选择性的方法来鉴定和定量测定肝细胞CYP 450-酶。Aufgrund signifikanter Limitationen insbesondere bezüglich Sensitivität und Selektivität sind die heute bestehenden Methoden dafür nicht geeignet Die Anwendung zuverlässiger und hoch sensitiver sowie selektiver Massenspektrometrie（MS）-basierter referencien stelt diesbezüglich eine vielversprechende dar. In diesem Gemeinschaftsprojekt soll eine solche Methodik für die Charakterisierung von Ganzzellbiokatalysatoren adaptiert und eingesetzt韦尔登.通过优化重组微生物样品对CYP 450-表达和酶解进行直接MS-鉴定和绝对定量。这一安排将确保积极性、速度和稳定性，并确保经济选择和反应。

项目成果

Direct infusion-SIM as fast and robust method for absolute protein quantification in complex samples

直接输注-SIM 作为复杂样品中绝对蛋白质定量的快速而稳健的方法

• DOI: 10.1016/j.euprot.2015.03.001
• 发表时间: 2015
• 期刊: Eupa Open Proteomics
• 作者: Christina Looße;Sara Galozzi;Linde Debor;Mattijs K. Julsing;Bruno Bühler;Andreas Schmid;Katalin Barkovits;Thorsten Müller;Katrin Marcus
• 通讯作者: Katrin Marcus