Meine Forschung beschäftigt sich mit dem Design von neuen Enzymen, von Proteinen, die eine Reaktion katalysieren können.

Hierbei interessiert mich besonders die Frage, wie man die Spezifität, eine der speziellen und vorteilhaften Eigenschaften von Enzymen, verändern kann. Enzyme haben angepasste Bindetaschen für Substrate. Wenn ein passendes Substrat in der Bindetasche gebunden ist, kann dort eine Reaktion ablaufen und ein Produkt entsteht. Das wird durch gewissen Aminosäuren („aktives Zentrum“) in der Bindetasche Reaktionen katalysiert (beschleunigt).

In biotechnologischen Prozessen oder für die biokatalytische Produktion von bestimmten chemischen Bausteinen ist es oft notwendig, dass Enzyme andere Substrate als jene, die ursprünglich in ihre Bindetasche passen umsetzen.

Die Eigenschaften der Bindetasche können auch verändert werden um andere Substrate zu binden. Jedoch kann dabei auch die Form (Faltung) des Proteins verändert werden. Das würde zum Verlust seiner katalytischen Fähigkeit führen, da sich auch das aktive Zentrum ändern würde. Bindetasche können nur bis zu einem gewissen Grad adaptiert werden.

Mein Ansatz um neue Spezifitäten zu erreichen besteht darin, das aktive Zentrum in andere Proteine, die anders geformte Bindetaschen besitzen, zu transferieren. Um dieses Ziel zu erreichen wende ich Programme und Algorithmen an, die die Aminosäuresequenz und Faltung von Proteinen berechnen können. Einerseits werden dafür klassische Methoden benutzt, andererseits solche, die auf Deep Learning beruhen. Vorrangiges Ziel ist es, neue Proteasen, das sind Enzyme, die Bindungen zwischen Aminosäuren, auftrennen, zu designen.

Pressebericht TU Graz: Enzymforschung zwischen Cholera und gezieltem Design
ResearchGate

Projektförderung

Förderung: EUR 642.450,-