Mittwoch, 25.04.2001, 11:30, SG 00-91, Felix-Klein-Hörsaal HG 4-24

PD Dr. Jürgen Pleiss

Fakultaet Geo- und Biowissenschaften

Institut für Technische Biochemie

Universität Stuttgart

"Von der Sequenz zur Funktion: ein quantitatives Modell der Selektivität von Lipasen"

Abstract:

Die chemische Individualität einer Zelle wird vor allem durch die biochemischen Eigenschaften der exprimierten Enzyme bestimmt. Daher ist das Verständnis des quantitativen Zusammenhangs zwischen der Sequenz eines Gens und der Funktion des entsprechenden Genprodukts Voraussetzung für die beiden wichtigsten Gebiete, auf denen Enzyme eine Rolle spielen: zum Verständnis ihrer Rolle im Stoffwechsel der Zelle und bei ihrer technischen Nutzung als Biokatalysatoren.

Mikrobielle Lipasen sind interessante Biokatalysatoren zur Darstellung von enantiomerenreinen Alkoholen und Aminen. Am Beispiel dieser Enzymfamilie entwickelten wir ein quantitatives Modell, das die Stereopräferenz und die Auswirkung von Mutationen auf die Stereoselektivität quantitativ beschreibt. Für alle Klassen von Lipasesubstraten gelang es, die experimentell bestimmten Eigenschaften zu erklären und Mutanten mit veränderter Selektivität vorherzusagen. Dieser in silico Assay konnte inzwischen auf weitere Enzymfamilien übertragen werden.

Der Aufbau eines Datenbanksystems, das Sequenz, Struktur und Funktionsinformation integriert, ermöglicht den systematischen Vergleich aller Vertreter einer Enzymfamilie. Mit Hilfe der Lipase Engineering Database (http://www.led.uni-stuttgart.de), die zur Zeit 135 Sequenz- und 69 Struktureinträge umfaßt, konnten neue Sequenz- und Strukturmuster zur Vorhersage von Lipaseaktivität und Substratspezifität identifiziert werden. Durch eine Kombination von Protein-Modellierung und Datenbankanalysen lassen sich die Eigenschaften neu sequenzierter Genprodukte quantitativ vorhersagen (in silico Charakterisierung und data mining), die Auswirkung von Mutationen (Zufallsbibliotheken und Polymorphismen) verstehen und gezielt Mutationen zur Verbesserung der Enzymeigenschaften einführen (Protein Engineering).