Projekat SYMBIOSIS je finansiran od strane Fonda za nauku Republike Srbije kroz program PROMIS – Program za izvrsne projekte mladih istraživača. Projekat je startovao 17. jula 2020. godine uz ukupan odobreni budžet od 15.283.834,40 RSD.
Projekat će doprineti:
Razvoju nove interdisciplinarne istraživačke grupe jačanjem saradnje između naučnika koji trenutno samostalno rade na polju neorganske hemije, računske hemije i biohemije/biotehnologije.
Poboljšanju profesionalnih kapaciteta mladih naučnika u Republici Srbiji kroz povećanje kvaliteta istraživanja, produktivnosti, međunarodnog umrežavanja i mobilnosti. Mladi naučnici će steći nova znanja i veštine.
Pokretanju interdisciplinarnih istraživanja u novoj oblasti kompozitnih biomaterijala koji imaju veliki potencijal za primenu u raznim granama industrije.
Rezultati projekta će u velikoj meri doprineti naučnoj zajednici, posebno naučnicima koji radi u oblasti nauke o materijalima, pružajući opštu strategiju za racionalni dizajn i razvoj visoko efikasnih enzim@MOF kompozita za određenu primenu.
Enzim@MOF kompoziti sa poboljšanom aktivnošću, stabilnošću u širem opsegu uslova rada i mogućnošću višestuke upotrebe primenljivi su u tretmanima otpadnih voda, sintezi polimera, proizvodnji glukonske kiseline/praćenju glukoze i proizvodnji ćelija biogoriva.
Korist za različite grane industrije ogleda se u pojednostavljenju puteva hemijske sinteze, poboljšanoj ekonomičnosti i smanjenju negativnog uticaja na životnu sredinu, što omogućava održivu proizvodnju.
Koncept projekta SYMBIOSIS
Enzimi su specijalizovani proteini koji ubrzavaju (katalizuju) hemijske reakcije u svakom živom organizmu. Bez enzima, biološki procesi bi se odvijali presporo da bi se život održao. Enzimi su toliko moćni katalizatori da tokom jedne sekunde jedan jedini molekul enzima može transformisati do milion molekula. Stoga su enzimi našli važnu primenu kao industrijski biokatalizatori koji imaju niz prednosti u odnosu na tradicionalne industrijske hemijske procese u pogledu održivosti, efikasnosti i smanjenog negativnog uticaja na životnu sredinu. Međutim, primena bilo prirodnih ili mutiranih enzima u različitim industrijskim procesima je trenutno ograničena zbog nedostatka stabilnosti enzima u uslovima u kojima se u idustriji izvode hemijske reakcije. Problematika kojim se bavi SYMBIOSIS projekat je pronalaženje najpogodnijeg materijala domaćina (nosača) koji bi zaštitio molekule gosta enzima od neugodnog spoljašnjeg okruženja. U tu svrhu biće iskorišćene metal-organske umrežene strukture (MOF) – materijali poznati po ultra visokoj poroznosti i kristaličnosti. Izazov je pronaći način kontrole i finog podešavanja jačine interakcija između domaćina i gosta (MOFa i enzima) jer bi preslabe interakcije dovele do “curenja” enzima, a previše jake interakcije bi mogle dovesti do denaturacije enzima, što bi u oba slučaja vodilo smanjenju ukupnih katalitičkih performansi. Kao neposredni rezultat projekta biće razvijeni efikasni biokompozitni materijali potencijalno primenjivi u različitim industrijskim procesima.
METAL-ORGANSKE UMREŽENE STRUKTURE (MOFovi)
MOFovi, porozni koordinacioni polimeri koji se sastoje od jona metala i organskih liganada povezanih koordinacionim vezama, superiorniji su od ostalih poroznih materijala koji se obično koriste za imobilizaciju enzima (zeoliti, mezoporozni silicijum dioksid, makroporozni polimeri, itd.), jer MOFovi imaju izuzetno visoku poroznost i jedni su materijala sa najvećom specifičnom površinom po jedinici zapremine. Svojstva MOFova se mogu relativno jednostavno modulirati, vrlo su kristalični i pokazuju ujednačenu uređenost dugog dometa. MOFovi su savršeni domaćini koji mogu zaštititi goste enzime od negostoljubivog spoljašnjeg okruženja, poput povišene temperature, organskih rastvarača ili proteolitičkih medija.
PROTEINSKI INŽENJERING
Proteinski inženjering podrazumeva dizajn proteina sa različitom amino-kiselinskom sekvencom u odnosu na prirodnu sa ciljem da se dobiju novi proteini sa poboljšanim osobinama koji se mogu upotrebiti u različitim granama industrije, medicine i nauke. U okviru proteinskog inžinjeringa su moguća dva pristupa: racionalni dizajn gde se menjaju tačno određene amino-kiseline u proteinu i iracionalni dizajn (dirigovana evolucija) gde se promene dešavaju slučajno, a nakon pretraživanja dobijene biblioteke protein se pronalaze varijante sa poboljšanim osobinama.
BIOINFORMATIČKE METODE
U okviru projekta SYMBIOSIS, bioinformatičkim metodama će se predvideti koje amino-kiseline će se zameniti u cilju povećanja aktivnosti enzima, a metodama proteinskog inžinjeringa će se dobiti proteini (enzimi) koji će imati jače interakcije sa MOF-ovima što će obezbediti veću stabilnost i aktivnost biokompozita. Biće urađen dizajn i sinteza efikasnih HRP/GOx/LiP@MOF kompozita sa smanjenim curenjem imobilizovanog enzima i smanjenom denaturacijom tokom skladištenja i upotrebe, i boljom izdržljivošću enzimske aktivnosti, što može značajno nadmašiti u performansama slobodne nativne ili mutante oblike HRP/GOx/LiP koji se trenutno koriste.
Ovaj sajt je izrađen sredstvima finansijske podrške od strane Fonda za nauku. Za sadržinu sajta isključivo je odgovoran tim projekta SYMBIOSIS i ta sadržina ne izražava stavove Fonda za nauku Republike Srbije. Copyright © SYMBIOSIS tim 2020.