Эксπир
Регистрация / Вход

Рациональный дизайн промышленных ферментов, основанный на методах молекулярного моделирования

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.527.11.0001
Организация
НИИ ФХБ МГУ
Продолжительность работ
2008 - 2011, 39 мес.
Бюджетные средства
72 млн
Внебюджетные средства
72 млн

Разработка и апробация технологии рационального дизайна ферментов, основанной на ме-тодах молекулярного моделирования и теоретической химии, в том числе молекулярной механи-ки, квантовой химии и гибридных методов, использовании подходов биоинформатики и высоко-производительных вычислений. Работа направлена на получение высокоэффективных биокатали-заторов следующего поколения с расширенным субстратным профилем, улучшенной энантиосе-лективностью и увеличенной каталитической активностью для промышленно важных превраще-ний в тонком органическом синтезе, биотрансформациях, пищевой индустрии. Должны быть раз-работаны количественные критерии, адекватно характеризующие эффективность создаваемых биокатализаторов.

Соисполнители

Организация
ООО "БиоТИР"
Организация
ООО "МолТех"
Организация
ИБХ РАН
Организация
ФГБУ "ПИЯФ"

Участники проекта

Зам. руководителя работ
Гуранда Дорел Феодорович

Этапы проекта

1
24.06.2008 - 30.11.2008
Проведен анализ научно-технической литературы, баз данных, существующих расчетных программ, алгоритмов и других материалов по методам моделирования структуры и субстратной специфичности мутантных форм ферментов.
Рассмотрены методы получения мутантных форм ферментов, проведен сравнительный анализ существующих методов инженерии белков и выбран наиболее простой, быстрый, эффективный и широко используемый в настоящее время метод получения мутантных генов – сайт-специфический мутагенез с использованием ПЦР.
На основе рассмотрения структуры ?-галактозидазы из T. maritima и ее ближайших структурных гомологов, выработана стратегия рационального дизайна комплексов ТмГал с заданными субстратами.
Выполнена работа по поиску и определению участков молекулы каталитической субъединицы энтеропептидазы человека, предположительно отвечающие за специфичность фермента. Выбраны участки молекулы каталитической субъединицы энтеропептидазы человека для дальнейшего молекулярного моделирования, определены методы получения мутантных вариантов энтеропептидазы, анализа их биологической активности и специфичности.
Сформулированы возможные направления решения задач, поставленных в ТЗ, и приведено обоснование принятого направления исследований и способов решения поставленных задач.
Подготовлен проект соглашения о выполнении работ по проекту «Рациональный дизайн промышленных ферментов, основанный на методах молекулярного моделирования» в рамках международного консорциума (проект IRENE ), в котором изложены внутренние директивы по управлению проектом.
Развернуть
2
01.01.2009 - 31.07.2009
Разработаны методология и программное обеспечение, позволяющие выявлять ключевые для специфичности остатки фермента, моделировать структуру, а также субстратную специфичность мутантных форм пенициллинацилаз, энтеропептидаз и альфа-D-галактозидаз. Разработаны методы экспериментального тестирования основных каталитических свойств мутантных ферментов и количественные критерии, позволяющие характеризовать наиболее важные свойства: каталитическую активность препаратов, содержание активных центров, профиль субстратной специфичности, стереоселективность действия, синтетическую способность в водной среде. Проведен сравнительный анализ строения активных центров пенициллинацилаз и альфа-D-галактозидаз, обладающих высокой гомологией аминокислотных последовательностей и сходством трёхмерных структур. Отработаны методы выделения и очистки мутантных ферментов, методы тестирования ферментативной активности и количественные критерии, характеризующие основные каталитические свойства.
Развернуть
3
01.08.2009 - 05.12.2009
Проведена апробация разработанной технологии рационального дизайна ферментов в масштабных вычислительных экспериментах по моделированию улучшенных промышленных биокатализаторов в органическом синтезе и для получения энантиомерно чистых веществ. Разработаны методы препаративного получения наиболее эффективных мутантных форм.
Развернуть
4
01.01.2010 - 31.07.2010
Проведено совершенствование технологии рационального дизайна ферментов. Разработаны технологии выделения и очистки мутантных ферментов, изучены каталитические свойства мутантных ферментов. Получены опытные партии мутантных ферментов. Проведены предварительные испытания, подтвердившие высокую каталитическую эффективность полученных биокатализаторов.
Развернуть
5
01.08.2010 - 05.12.2010
Получены опытные партии ферментов и проведено их изучение как катализаторов ферментативного органического синтеза, биотрансформации низкомолекулярных и высокомолекулярных субстратов, процессов получения энантиомерно чистых соединений.
Развернуть
6
01.01.2011 - 30.09.2011

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы"

Программное мероприятие

2.7 Проведение опытно-конструкторских и опытно-технологических работ по тематике, предлагаемой бизнес-сообществом
Продолжительность работ
2007, 7 мес.
Бюджетные средства
2 млн
Организация
ИНХ СО РАН
профинансировано
Продолжительность работ
2005 - 2006, 19 мес.
Бюджетные средства
10 млн
профинансировано
Тема
Рациональный дизайн промышленных ферментов, основанный на методах молекулярного моделирования
Продолжительность работ
2008 - 2011, 39 мес.
Бюджетные средства
72 млн
Количество заявок
2
Тема
Теоретическое моделирование и синтез фотоуправляемых молекулярных переключателей и сред для высокоемкой молекулярной памяти как основных компонент элементной базы молекулярного компьютера.
Продолжительность работ
2008, 3 мес.
Бюджетные средства
1,2 млн
Количество заявок
2
Тема
Ферменты для молекулярной биологии и генетической инженерии
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
10 млн
Количество заявок
5
Тема
Ферменты в реакциях тонкого органического синтеза
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
10 млн
Количество заявок
3
Тема
Создание ферментов для использования в промышленной биотехнологии.
Продолжительность работ
2011 - 2012, 20 мес.
Бюджетные средства
60 млн
Количество заявок
11