Design of a light-driven biocatalyst for biofuel production
用于生物燃料生产的光驱动生物催化剂的设计
基本信息
- 批准号:2627015
- 负责人:
- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:英国
- 项目类别:Studentship
- 财政年份:2021
- 资助国家:英国
- 起止时间:2021 至 无数据
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Light driven reactions are rare in biochemistry, and only three light-dependent enzymes have been characterised to date. However, acceleration of chemical reactions by visible light offers environmentally friendly routes to chemical synthesis that may be practical and scalable for use in industrial manufacture. The discovery of an algal photoenzyme that uses blue light to convert fatty acids into hydrocarbons suggest a hitherto hidden scope for biotechnologically useful photochemistry by means of cofactor-dependent enzymes. Indeed, others have shown that non-natural reactions can occur for a range of cofactor-dependent enzymes under appropriate conditions. We seek to investigate what are the minimal requirements for a light-driven decarboxylase and will make use of the natural decarboxylase enzyme Fdc (a member of the widespread UbiD family). The latter enzyme makes use of a prenylated cofactor (prFMN) in vivo, but can be made to bind unmodified flavin (FMN) in vitro. Crucially, substrates are still able to bind adjacent to the flavin cofactor but no reaction is observed under dark conditions. Hence, two key elements are present: close juxtaposition of substrate/flavin and an active site geared towards decarboxylation. Encouragingly, upon illumination we find a range of products is formed in a light-dependent manner. Hence, we are ideally poised to develop non-natural and robust light-dependent decarboxylases using the prFMN-dependent UbiD enzyme family as a suitable template. Our initial investigations will focus on product identification and quantification under a range of conditions (varying light wavelength and intensity, under anaerobic / aerobic conditions etc). Our initial data already suggest that the presence of oxygen alters the product profile, suggesting distinct oxidative photochemistry occurs in presence of oxygen. We will then continue our investigations by probing a range of variant Fdc enzymes that affect active site composition and the flavin binding environment. The enzyme used is an ideal test subject in this case, as crystal structures to atomic resolution are routinely obtained in our laboratory. Thus, we are able to investigate variants of interest in mechanistic detail by combining crystallography with DFT calculations as we have done previously for the natural prFMN dependent reaction. The nature of the active site (in terms of the presence of aromatic side chains or acid/base residues) will be altered in a rational way to explore the affect on light-dependent catalysis. The long term goal is to generate an efficient FMN and light dependent UbiD that can readily be applied to range of substraets to support industrial application. As such, the project is directly within the industrial biotechnology remit, further demonstrated by the industrial support this receives.
光驱动反应在生物化学中很少见,迄今为止仅对三种光依赖性酶进行了表征。然而,可见光加速化学反应提供了环保的化学合成途径,这对于工业制造来说可能是实用且可扩展的。使用蓝光将脂肪酸转化为碳氢化合物的藻类光酶的发现表明,通过辅因子依赖性酶,生物技术上有用的光化学具有迄今为止隐藏的范围。事实上,其他人已经表明,在适当的条件下,一系列辅因子依赖性酶可以发生非自然反应。我们试图研究光驱动脱羧酶的最低要求,并将利用天然脱羧酶 Fdc(广泛使用的 UbiD 家族的成员)。后一种酶在体内利用异戊二烯化辅因子 (prFMN),但可以在体外结合未修饰的黄素 (FMN)。至关重要的是,底物仍然能够与黄素辅因子相邻结合,但在黑暗条件下没有观察到反应。因此,存在两个关键要素:底物/黄素的紧密并置和面向脱羧的活性位点。令人鼓舞的是,在光照下,我们发现一系列产品以依赖于光的方式形成。因此,我们完全准备好使用 prFMN 依赖性 UbiD 酶家族作为合适的模板来开发非天然且强大的光依赖性脱羧酶。我们的初步研究将集中在一系列条件下(不同的光波长和强度、厌氧/有氧条件等)下的产品鉴定和定量。我们的初步数据已经表明,氧气的存在会改变产品的特性,表明在氧气存在的情况下会发生明显的氧化光化学反应。然后,我们将通过探测一系列影响活性位点组成和黄素结合环境的变体 Fdc 酶来继续我们的研究。在这种情况下,所使用的酶是理想的测试对象,因为我们的实验室通常可以获得原子分辨率的晶体结构。因此,我们能够通过将晶体学与 DFT 计算相结合来研究机械细节中感兴趣的变体,就像我们之前对自然 prFMN 依赖反应所做的那样。活性位点的性质(就芳香族侧链或酸/碱残基的存在而言)将以合理的方式改变,以探索对光依赖性催化的影响。长期目标是生成高效的 FMN 和光相关 UbiD,可以轻松应用于一系列子系统以支持工业应用。因此,该项目直接属于工业生物技术的范围,这一点得到了工业支持的进一步证明。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{
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 }}
其他文献
Internet-administered, low-intensity cognitive behavioral therapy for parents of children treated for cancer: A feasibility trial (ENGAGE).
针对癌症儿童父母的互联网管理、低强度认知行为疗法:可行性试验 (ENGAGE)。
- DOI:
10.1002/cam4.5377 - 发表时间:
2023-03 - 期刊:
- 影响因子:4
- 作者:
- 通讯作者:
Differences in child and adolescent exposure to unhealthy food and beverage advertising on television in a self-regulatory environment.
在自我监管的环境中,儿童和青少年在电视上接触不健康食品和饮料广告的情况存在差异。
- DOI:
10.1186/s12889-023-15027-w - 发表时间:
2023-03-23 - 期刊:
- 影响因子:4.5
- 作者:
- 通讯作者:
The association between rheumatoid arthritis and reduced estimated cardiorespiratory fitness is mediated by physical symptoms and negative emotions: a cross-sectional study.
类风湿性关节炎与估计心肺健康降低之间的关联是由身体症状和负面情绪介导的:一项横断面研究。
- DOI:
10.1007/s10067-023-06584-x - 发表时间:
2023-07 - 期刊:
- 影响因子:3.4
- 作者:
- 通讯作者:
ElasticBLAST: accelerating sequence search via cloud computing.
ElasticBLAST:通过云计算加速序列搜索。
- DOI:
10.1186/s12859-023-05245-9 - 发表时间:
2023-03-26 - 期刊:
- 影响因子:3
- 作者:
- 通讯作者:
Amplified EQCM-D detection of extracellular vesicles using 2D gold nanostructured arrays fabricated by block copolymer self-assembly.
使用通过嵌段共聚物自组装制造的 2D 金纳米结构阵列放大 EQCM-D 检测细胞外囊泡。
- DOI:
10.1039/d2nh00424k - 发表时间:
2023-03-27 - 期刊:
- 影响因子:9.7
- 作者:
- 通讯作者:
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('', 18)}}的其他基金
An implantable biosensor microsystem for real-time measurement of circulating biomarkers
用于实时测量循环生物标志物的植入式生物传感器微系统
- 批准号:
2901954 - 财政年份:2028
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Studentship
Exploiting the polysaccharide breakdown capacity of the human gut microbiome to develop environmentally sustainable dishwashing solutions
利用人类肠道微生物群的多糖分解能力来开发环境可持续的洗碗解决方案
- 批准号:
2896097 - 财政年份:2027
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Studentship
A Robot that Swims Through Granular Materials
可以在颗粒材料中游动的机器人
- 批准号:
2780268 - 财政年份:2027
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Studentship
Likelihood and impact of severe space weather events on the resilience of nuclear power and safeguards monitoring.
严重空间天气事件对核电和保障监督的恢复力的可能性和影响。
- 批准号:
2908918 - 财政年份:2027
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Studentship
Proton, alpha and gamma irradiation assisted stress corrosion cracking: understanding the fuel-stainless steel interface
质子、α 和 γ 辐照辅助应力腐蚀开裂:了解燃料-不锈钢界面
- 批准号:
2908693 - 财政年份:2027
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Studentship
Field Assisted Sintering of Nuclear Fuel Simulants
核燃料模拟物的现场辅助烧结
- 批准号:
2908917 - 财政年份:2027
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Studentship
Assessment of new fatigue capable titanium alloys for aerospace applications
评估用于航空航天应用的新型抗疲劳钛合金
- 批准号:
2879438 - 财政年份:2027
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Studentship
Developing a 3D printed skin model using a Dextran - Collagen hydrogel to analyse the cellular and epigenetic effects of interleukin-17 inhibitors in
使用右旋糖酐-胶原蛋白水凝胶开发 3D 打印皮肤模型,以分析白细胞介素 17 抑制剂的细胞和表观遗传效应
- 批准号:
2890513 - 财政年份:2027
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Studentship
Understanding the interplay between the gut microbiome, behavior and urbanisation in wild birds
了解野生鸟类肠道微生物组、行为和城市化之间的相互作用
- 批准号:
2876993 - 财政年份:2027
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Studentship
相似国自然基金
上调间充质干细胞LIGHT、IL-21及
Sig lec-10用于卵巢癌免疫协同增效治疗
的多模态影像学研究
- 批准号:
- 批准年份:2025
- 资助金额:10.0 万元
- 项目类别:省市级项目
LIGHT/HVEM-亮氨酸轴异常引起蜕膜基质细胞过度衰老致复发流产的机制研究
- 批准号:32370914
- 批准年份:2023
- 资助金额:50 万元
- 项目类别:面上项目
LIGHT促NLRP3炎症小体活化介导他克莫司所致肾纤维化的作用机制研究
- 批准号:82300855
- 批准年份:2023
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
LIGHT-HVEM通路提升CAR-T细胞抗肿瘤活性的机制研究
- 批准号:82202031
- 批准年份:2022
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
LIGHT/TNFSF14通路对缺血再灌注肾损伤中细胞铁死亡影响的实验研究
- 批准号:
- 批准年份:2022
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
气道上皮细胞经LIGHT/HVEM通路调控哮喘气道微环境内稳态的机制及干预研究
- 批准号:2020A151501040
- 批准年份:2020
- 资助金额:10.0 万元
- 项目类别:省市级项目
MSCs通过免疫刺激因子LIGHT介导抗原缺失变异性乳腺癌的免疫效应及机制
- 批准号:LY21H160003
- 批准年份:2020
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
Light助力中国科研团队提升国际影响力
- 批准号:
- 批准年份:2020
- 资助金额:6 万元
- 项目类别:专项基金项目
LIGHT(TNFSF14)诱导子痫前期的机制及其转化医学研究
- 批准号:2019JJ20035
- 批准年份:2019
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
Light助力中国科研团队提升国际影响力
- 批准号:
- 批准年份:2019
- 资助金额:5 万元
- 项目类别:专项基金项目
相似海外基金
Design and Synthesis of New Chiral Heterogeneous Photocatalysts for Light-Driven Asymmetric Organocatalysis
用于光驱动不对称有机催化的新型手性多相光催化剂的设计与合成
- 批准号:
2889130 - 财政年份:2023
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Studentship
Optimal control models of epithelial-mesenchymal transition for the design of pancreas cancer combination therapy
用于设计胰腺癌联合治疗的上皮-间质转化的最佳控制模型
- 批准号:
10450032 - 财政年份:2019
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Optimal control models of epithelial-mesenchymal transition for the design of pancreas cancer combination therapy
用于设计胰腺癌联合治疗的上皮-间质转化的最佳控制模型
- 批准号:
10670987 - 财政年份:2019
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Establishment of design theory for tendon-driven mechanism using synthetic fiber ropes, and its application to ultra light weight arm with gravity compensation by propellers
合成纤维绳腱驱动机构设计理论建立及其在螺旋桨重力补偿超轻臂中的应用
- 批准号:
18K04044 - 财政年份:2018
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Control of light-driven fast internal rotation in crystalline molecular gyroscopes: Theoretical design, synthesis, and measurement
晶体分子陀螺仪中光驱动快速内旋转的控制:理论设计、合成和测量
- 批准号:
15KT0138 - 财政年份:2015
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
NER: Design and Synthesis of Light-Driven Molecular Motors
NER:光驱动分子马达的设计与合成
- 批准号:
0508520 - 财政年份:2005
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Standard Grant
DESIGN & CONSTRUCT PELTIER DRIVEN COOLING & HEATING STAGE FOR LIGHT MICROSCOPE
设计
- 批准号:
6653395 - 财政年份:2002
- 资助金额:
-- - 项目类别:
DESIGN & CONSTRUCT PELTIER DRIVEN COOLING & HEATING STAGE FOR LIGHT MICROSCOPE
设计
- 批准号:
6491878 - 财政年份:2001
- 资助金额:
-- - 项目类别:
DESIGN & CONSTRUCT PELTIER DRIVEN COOLING & HEATING STAGE FOR LIGHT MICROSCOPE
设计
- 批准号:
6423461 - 财政年份:2000
- 资助金额:
-- - 项目类别:
DESIGN & CONSTRUCT PELTIER DRIVEN COOLING & HEATING STAGE FOR LIGHT MICROSCOPE
设计
- 批准号:
6119646 - 财政年份:1999
- 资助金额:
-- - 项目类别:














{{item.name}}会员




