Rational design of 3-D electroenzymatic electrodes comprising novel enzymatic cascade and NADP(H) co-factor regeneration
包含新型酶级联和 NADP(H) 辅因子再生的 3-D 电酶电极的合理设计
基本信息
- 批准号:445767924
- 负责人:
- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:德国
- 项目类别:Priority Programmes
- 财政年份:
- 资助国家:德国
- 起止时间:
- 项目状态:未结题
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- 关键词:
项目摘要
Electroenzymatic processes have enormous potential for the development of new biotechnological processes for fine and commodity chemicals, but there are some major bottlenecks, like product scope, co-factor regeneration and productivity which impede their technical applications. In this project these issues are addressed by joint efforts between the biocatalysis (Bornscheuer) and electrochemical engineering (Vidakovic-Koch) groups. A model enzymatic cascade which exemplifies some typical problems to be faced by the integration of enzymatic catalysts and electrochemical regeneration will be studied. It comprises the combination of enoate reductases (ERED) and Baeyer-Villiger monooxygenases (BVMO). Both enzyme types require the soluble NAD(P)H co-factor which is a versatile co-factor required for a broad range of enzymatic reduction reactions of significant importance for global pharmaceutical market. We aim for a direct NAD(P)H regeneration at the electrode surface, without any further components, except electrons, involved. To combine the co-factor regeneration with a monooxygenase / enoate reductase enzymatic cascade, novel 3-D porous electrodes will be developed. The macro kinetics of the enzymatic cascade reaction with co-factor regeneration will be assessed in model-based analysis. Rational protein design and directed evolution will be used to adapt the enzymes to conditions required for efficient electroenzymatic reactor.
电酶法在精细化学品和日用化学品的生物技术新工艺开发方面具有巨大的潜力,但存在一些主要瓶颈,如产品范围,辅因子再生和生产率,这阻碍了其技术应用。在这个项目中,这些问题通过生物催化(Bornscheuer)和电化学工程(Vidakovic-Koch)小组之间的共同努力来解决。将研究一个模型酶级联,该模型举例说明了酶催化剂和电化学再生集成所面临的一些典型问题。它包含烯酸还原酶(ERED)和Baeyer-Villiger单加氧酶(BVMO)的组合。这两种酶类型都需要可溶性NAD(P)H辅因子,这是一种通用的辅因子,用于广泛的酶促还原反应,对全球制药市场具有重要意义。我们的目标是在电极表面直接再生NAD(P)H,除了电子之外,不涉及任何其他成分。为了将辅因子再生与单加氧酶/烯酸还原酶酶级联相结合,将开发新型3-D多孔电极。将在基于模型的分析中评估具有辅因子再生的酶级联反应的宏观动力学。合理的蛋白质设计和定向进化将用于使酶适应高效电酶反应器所需的条件。
项目成果
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