Computational protein engineering to improve plastic-degrading enzymes

Stipendiatin/Stipendiat: Anna Jäckering

Kunststoffe - oder auch allgemein als Plastik bezeichnet - wird in der Herstellung vieler alltäglich verwendeter Produkte eingesetzt, leider auch vieler Einwegprodukte. Die Entsorgung dieser Plastikprodukte birgt große Gefahren für die Umwelt: zum einen gelangen Plastikabfälle selbst in die Umwelt, können dort nicht abgebaut werden und bedrohen Flora und Faune, zum anderen sind die derzeitigen Abbaumethoden nicht sehr umweltfreundlich und ermöglichen kein effizientes Recycling. Ein vielversprechender Ansatz ist die Verwendung von plastikabbauenden Enzymen, deren Einsatz nicht nur sehr umweltfreundlich wäre, sondern durch ihre Selektivität auch ein effizienteres Recycling ermöglichen würde. Insbesondere wurden daher in den vergangenen Jahren Polyethylenterephtalat (PET) abbauende Enzyme untersucht. Jedoch konnte bisher kein Enzym mit ausreichender Aktivität und Stabilität für die industriellen Anwendung entwickelt werden.

In diesem Projekt werden Molekulardynamik- (MD) sowie Quantenmechanik/Molekularmechanik- (QM/MM) Simulationen verwendet um den Reaktionsmechanismus beginnend bei der PET Bindung über Umsetzung bis hin zur Freisetzung aufzuklären. Des Weiteren wird dieses Wissen sowie Algorithmen des maschinellen Lernens basierend auf in silico und in vitro Daten für rationales Enzym Design von effizienteren, stabileren PET abbauenden Enzymen verwendet, womit ein maßgeblichen Beitrag für den Einsatz von Enzymen im umweltfreundlichen Plastikrecycling geleistet wird.

Förderzeitraum:
01.07.2021 - 31.07.2023

Institut:
Forschungszentrum Jülich Institut für biologische Informationsprozesse (IBI) Strukturbiochemie (IBI-7)

Betreuer:
Prof. Dr. Birgit Strodel

E-Mail: E-Mail schreiben

URL: http://www.strodel.info/anna.php