Nobelpreis 2018: Neuer Review zum Thema Gelenkte Evolution

10.12.2018
  Flussschema von Gelenkter Evolution und Phagendisplay Urheberrecht: © Wiley-VCH Grundlagen der A) Gelenkten Evolution zur Verbesserung von Enzymeigenschaften; B) Phagendisplay zur Präsentation heterologer Peptide auf Phagenoberflächen

Heute werden in Stockholm die Nobelpreise verliehen. Der Nobelpreis für Chemie geht dieses Jahr zur Hälfte an Frances H. Arnold für die Entwicklung der Gelenkten Evolution von Enzymen und zur anderen Hälfte gemeinsam an George P. Smith und Sir Gregory P. Winter für das Phagen-Display von Peptiden und Antikörpern.

Gelenkte Evolution beeinflusst unser alltägliches Leben enorm. Erst durch Gelenkte Evolution können Proteine für die chemische, pharmazeutische, sowie für die Nahrungs-, Futtermittel- und Waschmittelindustrie maßgeschneidert werden.

Zu Ehren der diesjährigen Nobelpreisträger beschreiben und diskutieren Prof. Bornscheuer, Prof. Hauer, Prof. Jaeger und Prof. Schwaneberg in einem Aufsatz, der in Angewandte Chemie International Edition erschienen ist , die Bedeutung der Gelenkten Evoution in der wissenschaftliche Gemeinschaft und ihren gesellschaftlichen Nutzen.

Den Link zum Review finden Sie hier.

 
 

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Grundlagen der Gelenkten Evolution und des Phagendisplays von Peptiden und Antikörpern.

A) Gelenkte Evolution zur Verbesserung von Enzymeigenschaften durch iterative Zyklen von Mutagenese, Hochdurchsatzdurchmusterung, Selektion und Identifikation der verbesserten Varianten. (1) Zufallsmutationen werden in das Zielgen eingebracht, (2) z.B. durch error-prone PCR (epPCR). Die mutierten Gene werden in geeignete Wirtsorganismen transferiert und exprimiert. (3) Daraus resultieren große Protein-/Enzymvariantenbibliotheken. Verbesserte Varianten werden (4) durch Hochdurchsatzdurchmusterung oder Selektion anhand von gewünschten Eigenschaften identifiziert. Die/das Gen(e), welche die verbesserten Eigenschaften der Variante(n) kodieren werden isoliert und für weitere Zyklen der Gelenkten Evolution verwendet.

B) Phagendisplay zur Präsentation heterologer Peptide auf der Oberfläche von Phagen und Verwendung für die Antikörperproduktion durch (5) Klonierung der respektiven Gene in Phagen-DNA als Fusion mit Kapselproteinen des Wirtes. (6) Nach Expression der Phagen-DNA (/) wird das Zielpeptid als Fusion mit den Wirts-Kapselprotein präsentiert. (8) Durch Verwendung von Antikörpern gegen das präsentierte Peptide können präsentierte Phagen "herausgefischt" werden . (9-10) Alternativ können Antiköperfragmente direkt präsentiert werden ("Panning"). (11) Phagen mit hoher Bindungsaffinität werden für weitere "Panning"-Runden isoliert. Diese Technik erlaubt die Identifikation hochaffiner Antikörper unter Umgehung arbeitsintensiver Hybridomtechnologien oder konventioneller Immunisierung.