Die zentrale Rolle der Methodenentwicklung in der gerichteten Evolution selektiver Enzyme. (26th March 2020)

• Record Type: Journal Article
• Authors: Qu, Ge; Li, Aitao; Acevedo‐Rocha, Carlos G.; Sun, Zhoutong; Reetz, Manfred T.
• Is Part Of: Angewandte Chemie. Volume 132:Number 32(2020)
• Page Start: 13304
• Page End: 13333
• Publication Date: 2020-03-26
• Subjects: Gerichtete Evolution -- Sättigungsmutagenese -- Maschinelles Lernen -- Stereoselektivität -- Synthetische Gene; Chemistry -- Periodicals; 540
• DOI: 10.1002/ange.201901491
• Languages: English
• ISSNs: 0044-8249

Abstract

Abstract: Die gerichtete Evolution von stereo‐, regio‐ und chemoselektiven Enzymen ist ein einzigartiges Verfahren zur Herstellung von Biokatalysatoren für synthetisch interessante Transformationen. Methodenentwicklung war und bleibt unerlässlich, um diese Technik des Protein‐Engineerings effizient, schnell, zuverlässig und als relevant für die organische Chemie zu gestalten. Dieser Aufsatz widmet sich den jüngsten Entwicklungen auf diesem Gebiet, wobei frühe wichtige Beiträge ebenfalls Beachtung finden. Er schreibt die Optimierung molekularbiologischer Methoden zur Genmutagenese und Strategien für deren effizienten Einsatz, um so den Screeningaufwand (der Engpass in der gerichteten Evolution) möglichst gering zu halten. Im Hinblick auf die laborbasierte Evolution von Selektivität und Aktivität hat sich ergeben, dass fortgeschrittene Versionen von CAST (Combinatorial Active‐site Saturation Test) und iterativer Sättigungsmutagenese (ISM) als spezielle Formen der Sättigungsmutagenese (SM) an der Bindungstasche bevorzugt verwendet werden, unterstützt durch In‐silico‐Methoden wie Maschinellem Lernen. Die jüngst vorgeschlagene FRISM‐Technik (Focused Rational Iterative Site‐specific Mutagenesis) gilt als Fusion von rationalem Design und gerichteter Evolution. Die chemische Festphasensynthese von Genen auf einem Chip zum schnellen Bibliotheksaufbau vermeidet eine unerwünschte Präferenz spezifischer Aminosäuren und verbessert die Qualität von Substanzbibliotheken erheblich – ist dies die Zukunft der gerichteten Evolution? Abstract : Auf strukturgeführten Wegen : Die Anwendung moderner Genmutagenese‐Methoden und ‐Strategien beschleunigt die Evolution selektiver Enzyme als Katalysatoren in der organischen Chemie und Biotechnologie. Aktuelle Entwicklungen neuartiger Ansätze von sequenzbasierten hin zu strukturgeführten Methoden werden in diesem Aufsatz vorgestellt.