Multi-scale enzyme modelling for SynBio: optimizing biocatalysts for selective synthesis of bioactive compounds

SynBio 多尺度酶建模:优化生物催化剂以选择性合成生物活性化合物

基本信息

  • 批准号:
    BB/M026280/1
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 90.39万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Fellowship
  • 财政年份:
    2015
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2015 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

It is becoming increasingly popular to use the powerful principles present in nature to our advantage. A key example is the extraordinary ability of organisms to make molecules with high specificity (pure, potentially complex molecules are obtained) and efficiency (little energy is used). Nature uses enzymes, proteins that act as catalysts to promote chemical reactions, to achieve this. These enzymes typically work under mild conditions. Enzymes are already used in industry to help make molecules that we require in cost-efficient, comparatively green and sustainable processes. Nature has not, however, provided us with an enzyme to suit the production of every desired molecule; typically, enzymes only catalyze specific chemical reactions with specific starting materials. But the process of evolution teaches us that enzymes are malleable for engineering different properties. For example, making small changes (mutations) in specific amino acids (the building blocks of proteins) of enzymes can allow these enzymes to accept different substrates and thereby catalyze the formation of new, desired molecules. Even though it is possible to determine the positions of atoms in an enzyme with great detail (e.g. using X-ray crystallography), the full effects of making changes to amino acids are not evident. This limits researchers in assessing what the (beneficial or non-beneficial) effects of such mutations are. For example, changing a single amino acid can affect how efficient an enzyme works, by changing how well the starting material binds, how efficient the starting material is converted, and how stable the enzyme is. I have been at the forefront of developing and employing methods that combine quantum mechanics and standard (Newtonian) mechanics to simulate chemical reactions in enzymes. With these methods, computer simulations can be used to assess the different possible effects of amino acid changes. The proposed research will develop efficient protocols to do this, and enhance the methods so that they can be applied to more complex enzyme systems and reactions. The enzyme systems under investigation are examples of enzymes that can make many different and potentially valuable molecules. Anti-influenza drugs, anti-cancer compounds, antibiotics as well as popular natural flavour compounds are examples of molecules that could be produced with the help of these enzymes. By gaining knowledge on how these enzymes work and developing protocols to modify them, we can obtain ways to produce new beneficial compounds (such as drugs) in a cost-efficient and sustainable way.
利用自然界中存在的强大原理为我们所用正变得越来越流行。一个关键的例子是生物体具有非凡的能力,可以制造高特异性(获得纯的,可能复杂的分子)和高效率(使用很少的能量)的分子。大自然使用酶,蛋白质作为催化剂来促进化学反应,以实现这一目标。这些酶通常在温和的条件下工作。酶已经在工业中用于帮助制造我们在成本效益、相对绿色和可持续的过程中所需的分子。然而,大自然并没有为我们提供一种适合生产每一种所需分子的酶;通常,酶只催化特定起始材料的特定化学反应。但进化的过程告诉我们,酶是可塑的,可以设计不同的特性。例如,在酶的特定氨基酸(蛋白质的结构单元)中进行微小的改变(突变)可以使这些酶接受不同的底物,从而催化新的所需分子的形成。尽管可以非常详细地确定酶中原子的位置(例如使用X射线晶体学),但对氨基酸进行改变的全部影响并不明显。这限制了研究人员评估这些突变的(有益或无益)影响。例如,改变单个氨基酸可以通过改变起始材料结合的程度、起始材料转化的效率以及酶的稳定性来影响酶的工作效率。我一直在开发和采用结合联合收割机量子力学和标准(牛顿)力学来模拟酶中的化学反应的方法的最前沿。通过这些方法,计算机模拟可以用来评估氨基酸变化的不同可能影响。拟议的研究将开发有效的协议来做到这一点,并加强方法,使它们可以应用于更复杂的酶系统和反应。正在研究的酶系统是酶的例子,可以制造许多不同的和潜在的有价值的分子。抗流感药物,抗癌化合物,抗生素以及流行的天然风味化合物都是可以在这些酶的帮助下产生的分子的例子。通过了解这些酶的工作原理并开发修改它们的方案,我们可以获得以具有成本效益和可持续的方式生产新的有益化合物(如药物)的方法。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Promiscuous recognition of MR1 drives self-reactive mucosal-associated invariant T cell responses.
QM/MM Simulations Reveal the Determinants of Carbapenemase Activity in Class A ß-lactamases
QM/MM 模拟揭示了 A 类 - 内酰胺酶中碳青霉烯酶活性的决定因素
  • DOI:
    10.26434/chemrxiv-2022-4jdc5
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Chudyk E
  • 通讯作者:
    Chudyk E
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Marc Van Der Kamp其他文献

Marc Van Der Kamp的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Marc Van Der Kamp', 18)}}的其他基金

Simulating catalysis: Multiscale embedding of machine learning potentials
模拟催化:机器学习潜力的多尺度嵌入
  • 批准号:
    EP/V011421/1
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 90.39万
  • 项目类别:
    Research Grant
Engineering Water Capture in Terpene Synthases
萜烯合成中的工程水捕获
  • 批准号:
    BB/R001332/1
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 90.39万
  • 项目类别:
    Research Grant

相似国自然基金

基于热量传递的传统固态发酵过程缩小(Scale-down)机理及调控
  • 批准号:
    22108101
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于Multi-Scale模型的轴流血泵瞬变流及空化机理研究
  • 批准号:
    31600794
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    22.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于异构医学影像数据的深度挖掘技术及中枢神经系统重大疾病的精准预测
  • 批准号:
    61672236
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    64.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
城镇居民亚健康状态的评价方法学及健康管理模式研究
  • 批准号:
    81172775
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    14.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
嵌段共聚物多级自组装的多尺度模拟
  • 批准号:
    20974040
  • 批准年份:
    2009
  • 资助金额:
    33.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
宇宙暗成分物理研究
  • 批准号:
    10675062
  • 批准年份:
    2006
  • 资助金额:
    26.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
针对Scale-Free网络的紧凑路由研究
  • 批准号:
    60673168
  • 批准年份:
    2006
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
语义Web的无尺度网络模型及高性能语义搜索算法研究
  • 批准号:
    60503018
  • 批准年份:
    2005
  • 资助金额:
    23.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
超声防垢阻垢机理的动态力学分析
  • 批准号:
    10574086
  • 批准年份:
    2005
  • 资助金额:
    35.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
探讨复杂动力网络的同步能力和鲁棒性
  • 批准号:
    60304017
  • 批准年份:
    2003
  • 资助金额:
    23.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

A point-of-care salivary cytokine test for early detection of oral cancer
用于早期发现口腔癌的即时唾液细胞因子检测
  • 批准号:
    10760626
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 90.39万
  • 项目类别:
Peripherally-restricted non-addictive cannabinoids for cancer pain treatment
用于癌症疼痛治疗的外周限制性非成瘾大麻素
  • 批准号:
    10726405
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 90.39万
  • 项目类别:
Multiplex In-Solution Protein Array (MISPA) for high throughput, quantitative, early profiling of pathogen-induced head and neck
多重溶液内蛋白质芯片 (MISPA) 用于对病原体引起的头颈部进行高通量、定量、早期分析
  • 批准号:
    10713928
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 90.39万
  • 项目类别:
Economical Modular One-Pot Multienzyme Synthesis of Human Milk Oligosaccharides
经济的模块化一锅多酶合成母乳低聚糖
  • 批准号:
    10575228
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 90.39万
  • 项目类别:
Platform for the High Throughput Generation and Validation of Affinity Reagents
用于高通量生成和亲和试剂验证的平台
  • 批准号:
    10598276
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 90.39万
  • 项目类别:
Transforming Research And Clinical Knowledge in Geriatric Traumatic Brain Injury (TRACK-GERI)
转变老年创伤性脑损伤的研究和临床知识 (TRACK-GERI)
  • 批准号:
    10741270
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 90.39万
  • 项目类别:
Aerosolized Epigenetic Therapy for Metastatic Lung Cancer
雾化表观遗传疗法治疗转移性肺癌
  • 批准号:
    10760630
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 90.39万
  • 项目类别:
G6PC Enzymology, Structure, Function and Role in the Regulation of Fasting Blood Glucose
G6PC 酶学、结构、功能及其在空腹血糖调节中的作用
  • 批准号:
    10584866
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 90.39万
  • 项目类别:
HIGH THROUGHPUT METAGENOME MINING FOR ENZYME DISCOVERY, LARGE-SCALE LIBRARY CREATION AND ASSAY
用于酶发现、大规模文库创建和分析的高通量宏基因组挖掘
  • 批准号:
    2868695
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 90.39万
  • 项目类别:
    Studentship
Identification of small molecule inhibitors to exonuclease 1 for breast cancer treatment
鉴定用于乳腺癌治疗的核酸外切酶 1 小分子抑制剂
  • 批准号:
    10735307
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 90.39万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了