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プロフェッショナルでコスト削減のソリューション

設計された酵素ライブラリの高スループットスクリーニングと活性プロファイリング

クリエイティブ酵素 提供する 設計された酵素ライブラリの高スループットスクリーニングおよび活性プロファイリングサービス 合理的に設計された酵素の性能を評価し最適化すること。これらのサービスは、ギャップを埋める役割を果たします。 計算デザイン および実践的な応用、変革する インシリコ 予測を測定可能な触媒的成果に変える。

高度なハイスループットスクリーニングプラットフォーム、精密な活性アッセイ、および詳細な動力学分析を用いて、活性、選択性、または安定性の向上といった優れた特性を示す酵素バリアントを特定します。私たちの統合アプローチにより、合理的に設計されたすべての酵素が、下流の最適化やスケールアップの前に厳密な機能検証と定量的評価を受けることが保証されます。

構造的洞察、バイオケミカルの専門知識、最先端の機器を組み合わせることで、Creative Enzymesは合理的な酵素設計を実証済みのバイオ触媒に変換する信頼性の高い効率的な方法を提供します。

なぜハイスループットスクリーニングと活性プロファイリングが重要なのか

合理的酵素設計 タンパク質構造のターゲット修正を可能にし、触媒効率の向上、基質特異性の変更、または環境耐性の強化を実現します。しかし、計算予測だけでは不十分であり、理論的な改善が機能的な性能に変換されることを保証するためには実験的な確認が不可欠です。

ハイスループットスクリーニングと活性プロファイリングは、合理的設計の成功を検証する上で重要な役割を果たします。 アクティビティベースのアッセイ結合分析、そして 運動プロファイリング研究者は、最も有望な酵素バリアントを特定し、導入された変異のメカニズム的な影響を理解することができます。

ハイスループットスクリーニングは、分光測定法、蛍光測定法、クロマトグラフィーアッセイなどの多様な分析プラットフォームを使用して、設計された多数の変異体を迅速に評価することを可能にします。高性能な候補が特定された後、活性プロファイリングと動力学的特性評価を使用して、それらの触媒パラメータを定量化することができます。KMk、そして k/KM), 構造の修飾が酵素の機能にどのように影響するかについてのメカニズム的理解を提供します。

クリエイティブエンザイムズは、高スループット機能スクリーニングと詳細な活性および動力学プロファイリングの両方のステージを統合し、シームレスなサービスプラットフォームを提供しています。私たちの多分野にわたるチームは、酵素学、構造生物学、計算設計の専門知識を組み合わせており、合理的に設計された酵素が科学的な精度と産業的な関連性を持って徹底的に評価されることを保証します。

Molecular docking results of the native active site (NAS) of E1 and engineered active site (EAS) of EE図1. 自然活性部位(NAS)と設計された活性部位(EAS)(Krishnaからの引用) 他者、2024年)

提供するもの:高スループットスクリーニングおよび活性プロファイリング

Creative Enzymesは、合理的に設計された酵素の機能検証プロセス全体をカバーする包括的なサービスを提供しています。

設計された変異体の機能スクリーニング

  • バリアントライブラリ全体で酵素活性を検出するためのカスタマイズされた高スループットアッセイの開発。
  • pH、温度、基質濃度などの複数の条件下でのスクリーニングを行い、性能の最適値を特定する。
  • 基質範囲と反応選択性の評価。

高スループットアッセイ開発

  • 比色法、蛍光法、または連結酵素アッセイの設計と最適化。
  • 96、384、または1536ウェルフォーマットの反応のミニチュア化。
  • 効率的なスループットのための自動液体ハンドリングシステムの統合。

運動特性評価

  • 主要触媒パラメータの決定: KM、Vマックスk、そして k/KM
  • ミカエリス・メンテンおよびラインウィーバー・バーク解析による反応速度論。
  • 異なる基質および補因子における触媒効率の評価。

熱力学および安定性試験

  • 熱変性の評価(Tm)、半減期(t)1/2)、および残留活性。
  • 産業用酵素最適化のためのpHおよび溶媒耐性アッセイ。
  • プロセス関連条件下での安定性プロファイリング。

基質結合と特異性分析

  • 表面プラズモン共鳴(SPR)または等温滴定熱量測定(ITC)による結合親和性の決定。
  • 基質選択性と生成物分布の分析。

メカニズムの洞察とデータ報告

  • 運動結果と構造および計算モデルの相関。
  • 運動曲線とパラメータフィッティングのグラフィカルな表現を用いた包括的なデータ分析。
  • 技術報告およびさらなる最適化のためのオプションの推奨事項。

サービスワークフロー

Workflow diagram for high-throughput screening and activity profiling of rationally designed enzymes

サービス出力

サービスモジュール 成果物
アッセイ開発 カスタマイズされた活性アッセイ、検証データ
ハイスループットスクリーニング すべてのバリアントのアクティビティプロファイル
運動特性評価 KMkk/KM データ、運動曲線
安定性評価 熱/ pH 安定性データ
基質特異性分析 複数の基質に対する結合および活性データ
最終報告 完全な技術報告書と解釈

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なぜ私たちと提携するのか

統合された計算および実験の専門知識

私たちは合理的な酵素設計と精密な実験検証を組み合わせており、理論から機能へのシームレスな連続性を確保しています。

カスタマイズ可能なスクリーニングおよびアッセイ開発

当社の社内酵素学の専門家が、各アッセイをお客様の酵素の独自の触媒メカニズムと産業用途に合わせて調整します。

包括的な運動評価

詳細な動的プロファイリングは、触媒の挙動に関する定量的理解を提供し、さらなるエンジニアリングのための情報に基づいた意思決定をサポートします。

高スループットスクリーニング能力

自動化プラットフォームを使用して、数千の酵素バリアントを迅速にスクリーニングし、プロジェクトのタイムラインを短縮しながら精度を維持します。

堅牢なデータ解釈とメカニズムの洞察

各プロジェクトには、運動データと酵素構造および計算予測の相関が含まれており、より深い機能的洞察を提供します。

信頼できる品質と機密性

私たちは厳格な機密保持契約を維持し、信頼性とデータの整合性を確保するために厳しい品質基準を遵守しています。

成功事例

ケース1:改良された活性のための合理的に設計された加水分解酵素バリアントのスクリーニング

クライアントのニーズ:

ある産業バイオカタリシス会社は、ファインケミカル合成のためのエステル結合切断に使用されるヒドロラーゼの効率を向上させることを目指しました。天然酵素は中程度の活性を示しましたが、大きな基質に対しては回転率が低く、より広範な基質クラスに対する商業的な実現可能性が制限されていました。

私たちのアプローチ:

計算的合理設計を適用して、遷移状態を安定化させ、基質の適合性を向上させるために触媒トライアドの近くにある残基をターゲットとしたヒドロラーゼ変異体ライブラリを生成しました。小型化された蛍光測定スクリーニングアッセイを使用して、数百の変異体にわたる触媒回転を迅速に評価しました。構造モデリングとRosettaベースのエネルギースコアリングを統合して、予測される低い活性化障壁と増加した結合柔軟性を持つ設計を優先しました。

結果:

触媒効率が3.5倍向上したトップパフォーマンスの変異体が特定されました。k/KM) および大きなエステル基質に対する耐性が大幅に向上しました。結果は、遷移状態の安定化を強化するという私たちの設計仮説を検証し、産業合成ワークフローにおけるプロセス最適化のための堅牢な候補を提供しました。

ケース2:熱安定性酸化還元酵素の運動学的特性評価

クライアントのニーズ:

バイオ燃料生産のために熱安定性酵素を開発しているバイオテクノロジーのクライアントは、高い触媒活性を維持できる酸化還元酵素を必要としていました。野生型酵素は60°Cを超えると急速に変性し、バイオリアクター条件での収率と安定性が低下しました。

私たちのアプローチ:

構造誘導による合理的設計を通じて、酵素の疎水性コアを強化し、重要なループ領域での水素結合ネットワークを改善することが予測される特定の変異を設計しました。発現と精製の後、変異体と野生型は25〜85°Cの温度範囲で詳細な動力学的および熱力学的特性評価を受けました。熱安定性と触媒パラメータを定量化するために、差動走査蛍光法(DSF)および定常状態動力学が使用されました。

結果:

設計された酸化還元酵素は、野生型と比較して融解温度(Tm)が9°C上昇し、65°Cでの触媒効率が2倍向上しました。これらの改善は、構造の安定化が成功したことを確認し、高温バイオプロセスにおける酵素の一貫した性能を可能にし、クライアントが酵素の投入量と全体の生産コストを削減するのに貢献しました。

よくある質問

  • Q: どのような種類の酵素をスクリーニングして特性評価できますか?

    A: 私たちは、各メカニズムに適したカスタマイズされた活性アッセイを使用して、すべての主要な酵素クラス—加水分解酵素、酸化還元酵素、転移酵素、リアーゼ、異性化酵素、リガーゼ—を評価することができます。
  • Q: 一つのプロジェクトでスクリーニングできる酵素のバリアントは何種類ですか?

    A: 当社の高スループットシステムは、アッセイの複雑さや基質の要件に応じて、数百から数千の変異を効率的に分析できます。
  • Q: 新しいまたは独自の酵素のためのカスタムアッセイを設計できますか?

    A: はい。私たちの酵素学者は、あなたの酵素の反応タイプに合わせた完全にカスタマイズされた検出システム(比色法、蛍光法、またはクロマトグラフィー)を開発できます。
  • Q: どのような運動学的パラメータを提供していますか?

    A: 我々は報告します KMk、Vマックス、そして k/KM温度、pHプロファイル、およびミカエリス・メンテンまたは代替モデルの詳細な動力学曲線フィッティングとともに。
  • Q: 結果の再現性をどのように確保しますか?

    A: すべてのアッセイは、厳密に管理された条件下で複数のレプリケートを用いて実施され、最終報告書には統計的検証と誤差分析が含まれています。
  • Q: これらの結果をさらに酵素工学のステップに統合できますか?

    A: もちろんです。機能的および運動的データは直接的にガイドできます。 標的指向変異導入法ループ最適化、または 指向性進化 次の段階の強化のために。
  • プロジェクトを開始するために必要な情報は何ですか?

    A: 通常、酵素の配列、構造モデルまたはPDBファイル(利用可能な場合)、および既知の活性やアッセイデータが必要です。その後、私たちのチームが詳細な実験計画を設計します。
  • Q: 期待されるプロジェクトのタイムラインは何ですか?

    A: プロジェクトの複雑さとバリアントの数に応じて、完全なワークフローは通常、アッセイのセットアップから最終報告まで6〜10週間を要します。

参照:

  1. クリシュナ NB、ルーパ L、プラヴィン・クマール R、S GT。酵素工学における二重活性部位の触媒ポテンシャルに関する計算研究。 サイエンティフィック・リポーツ2024;14(1):17892。doi:10.1038/s41598-024-60824-x

研究および産業用途にのみご使用ください。個人医療用途には適していません。一部の食品グレード製品は、食品および関連用途における処方開発に適しています。

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