Enzymares

Waarom dit project?

Enzymen zijn alomtegenwoordig. Ze worden gebruikt in fijnchemicaliën, farmaceutische producten, voedings- en (aqua)voederproducten, textiel, cosmetica en nog veel meer industriële toepassingen. Omdat ze biologisch afbreekbaar en niet-toxisch zijn, zijn enzymen een aantrekkelijk alternatief voor chemische additieven of katalysatoren. Enzymatische katalyse heeft dan ook het potentieel om het grondstoffen- en energieverbruik van industriële processen efficiënter te maken, en zo bij te dragen aan een duurzamere industrie. 

Gezien hun brede scala aan toepassingen en hun duurzaam profiel, is het geen verrassing dat de wereldwijde vraag naar enzymen snel groeit. Er wordt met name gezocht naar nieuwe of beter presterende enzymen in termen van substraatselectiviteit, inhibitiegevoeligheid, chirale selectiviteit, pH en temperatuurbereik. Er is ook een verhoogde focus op de prestaties van enzymen in extreme omstandigheden, zoals bijvoorbeeld hoge zouttolerantie, hyperthermostabiliteit, barofilie of koude-adaptiviteit. 

Gelukkig bieden biologische bronnen, en met name mariene omgevingen, een enorme kans voor enzymexploratie. Het aanboren van dit reservoir en het vinden van de juiste enzymen is echter niet eenvoudig. Tegenwoordig worden de meeste nieuwe enzymen gevonden door high-throughput functionele screenings van genomische bibliotheken en een vergelijking met biologische databases. Zodra interessante enzymen zijn geïdentificeerd, wordt hun prestatie in industriële toepassingen beoordeeld. Deze beoordeling kan jaren duren en zelfs dan blijkt de meerderheid van de enzymen die tijdens het screeningsproces zijn geïdentificeerd niet bijzonder nuttig. Kortom, het vinden van de juiste enzymen is extreem tijdrovend en veeleisend, wat hun valorisatie en toepassing vertraagt. 

Onderzoeksaanpak

Het interclusterproject project Enzymares, een collectief, fundamenteel onderzoeksproject (type SBO), zal daarom een toolbox ontwikkelen om de ontdekking van enzymen te versnellen. De toolbox zal het traject van enzymontdekking optimaliseren door:

1. een verbeterde database van hoge kwaliteit te ontwikkelen die verschillende soorten moleculaire en biologische gegevens integreert;
2. ecologische informatie over het organisme en zijn habitat aan de database toe te voegen, aangezien organismen die in extreme habitats leven veel meer kans hebben om enzymen te produceren die in staat zijn om onder extreme omstandigheden te presteren;
3. procesparameters en prestatiebehoeften in een vroeg stadium aan de database toe te voegen, om ervoor te zorgen dat enzymen inderdaad geschikt zijn voor het beoogde doel, om het aantal kwalitatieve hits aanzienlijk te verhogen en om de time-to-market te verkorten. 

Een toolbox die verschillende soorten moleculaire gegevens, ecologische informatie, procesparameters en prestatiebehoeften integreert, zal de kansen op succes in het enzymontdekkingstraject vergroten. Door de diversiteit van enzymen in complexere organismen te onderzoeken, kan bovendien een "nieuwe wereld" van voorheen onbekende enzymen beschikbaar gemaakt worden voor valorisatie door de industrie. Dit zorgt er dan weer voor dat het toepassingspotentieel van enzymatische katalyse in industriële processen toeneemt.

Doelgroep en resultaten

Via haar innovatieve toolbox zal Enzymares bijdragen aan het succes van enzymen als duurzame biokatalysatoren en bedrijven ondersteunen bij het verduurzamen van hun processen en producten. 

Deze toolbox en de inzichten die worden bekomen in het project kunnen zowel bedrijven uit de chemische sector als uit de voedingsindustrie inspireren.

Deelnemen aan de industriële adviesraad?

Het project start in september 2021 en loopt tot augustus 2025 (projectduur 4 jaar). Wie graag wil toetreden tot de industriële adviesraad neemt best contact op met de projectbeheerder.

Projectpartners

Het traject van enzymontdekking is complex. Een multidisciplinaire aanpak is dan ook cruciaal. Het beheer en de uitvoering is in handen van verschillende experten op het gebied van ecologie, microbiologie, eiwit(bio)chemie, bioprocestechnologie, bioinformatica en machine learning:

• Universiteit Gent:
  • Blue Growth Research Lab onder leiding van prof. Jana Asselman (jana.asselman@ugent.be)
  • Laboratory of Microbiology  onder leiding van prof. Bart Devreese (bart.devreese@ugent.be)
  • Laboratory of Protistology and Aquatic Ecology onder leiding van prof. Koen Sabbe (koen.sabbe@ugent.be)
  • Laboratory of Comparative Network Biology onder leiding van prof. Klaas Vandepoele (VIB) (klaas.vandepoele@psb.vib-ugent.be)
• KU Leuven:
  • ESAT - STADIUS onder leiding van prof. Bart De Moor (bart.demoor@kuleuven.be)
  • Computational Systems Biology onder leiding van prof. Vera Van Noort (vera.vannoort@kuleuven.be)
  • Laboratory of Biodiversity and Evolutionary Genomics onder leiding van prof. Filip Volckaert (filip.volckaert@kuleuven.be)
  • Laboratory of Food Chemistry and Biochemistry onder leiding van prof. Christophe Courtin (christophe.courtin@kuleuven.be)
• VITO onder leiding van dr. ir. Heleen De Wever  (heleen.dewever@vito.be)
• Bio Base Europe Pilot Plant (BBEPP) onder leiding van dr. ir. Karel De Winter (karel.de.winter@bbeu.org)

Dit interclusterproject wordt ondersteund door drie Vlaamse speerpuntclusters: Catalisti, De Blauwe Cluster en Flanders’ FOOD.