Уточняем задачу и критерии
Уточняем целевой фермент, желаемые характеристики и критерии экспериментального сравнения.
Белковая инженерия и генеративный дизайн
Реинжиниринг ферментов под конкретные технологические задачи
NEXTZYME разрабатывает ферменты под задачи биотехнологии: от анализа целевого белка и дизайна аминокислотных замен до экспрессии и первичной лабораторной проверки. Первый продуктовый кейс компании - Kex2, протеаза для процессинга рекомбинантных белков и пептидов.
Технология
От задачи заказчика к прототипу фермента
Заказчик формулирует прикладную задачу: какой фермент требуется и какие характеристики нужно улучшить - стабильность, активность, специфичность, растворимость или уровень экспрессии. Дальше NEXTZYME берет на себя научную часть: анализ литературы, филогенетический анализ, сравнение гомологов, выбор позиций для инженерии и план экспериментальной проверки гипотезы.
Изучаем литературу и эволюцию фермента
Собираем данные из статей, сравниваем гомологи, проводим филогенетический анализ и выбираем позиции для инженерии, сохраняя каталитически важные участки.
Запускаем нейросетевой дизайн
Используем нейросетевой дизайн белковых последовательностей, чтобы получить библиотеку кандидатов для дальнейшего отбора и экспериментальной проверки.
Отбираем кандидатов по метрикам и MD
Ранжируем варианты по нейросетевым и внутренним метрикам, анализу структуры и траекториям молекулярной динамики.
Проверяем в лаборатории
Проводим первичную экспрессию, получаем очищенные образцы и ставим функциональные тесты для сравнения с исходным ферментом.
Форматы работы
Что может сделать NEXTZYME
Проанализировать фермент-кандидат
Начать с литературы, структурных данных и анализа гомологов, чтобы выбрать позиции для инженерии и сохранить критичные аминокислоты.
Собрать библиотеку вариантов
Использовать нейросетевые модели для дизайна белковых последовательностей, собрать библиотеку кандидатов и сузить список по расчетным метрикам и траекториям молекулярной динамики.
Экспериментальная проверка
Получить варианты в выбранной экспрессионной системе, подготовить очищенные образцы и провести первичные функциональные тесты.
Первый продуктовый кейс
Kex2 как первый фермент в линейке NEXTZYME
В первом проекте подход применен к протеазе Kex2. Этот кейс показывает полный цикл работы платформы: анализ семейства, дизайн вариантов, экспрессию, очистку и сравнение с исходным ферментом.
Дизайн
Отобраны позиции для реинжиниринга с сохранением каталитических и структурно важных аминокислот.
Экспрессия
Варианты фермента экспрессировались в растворимой форме в клетках E. coli SHuffle, были очищены и прошли первичную функциональную проверку.
Сравнение с WT
Варианты показали более чистые профили очистки и повышение температуры плавления Tm на 2,5 - 5,1 °C относительно природного Kex2 (структура PDB ID: 1R64).
Функция
Протеолитическая активность на субстрате Z-Tyr-Lys-Arg-pNA сохранена, что подтверждает работоспособность полученных вариантов.
Научный задел
Опыт команды в успешном реинжиниринге белков
Подход NEXTZYME опирается на исследовательский опыт команды в генеративном дизайне белков: от флуоресцентных и каротиноид-связывающих белков до растворимых аналогов мембранных белков.
Reengineering of a flavin-binding fluorescent protein using ProteinMPNN
Для CagFbFP получены варианты, сохранившие связывание FMN, флуоресценцию и стабильность.
DOI: 10.1002/pro.4958Re-engineering of a carotenoid-binding protein based on NMR structure
Созданы NeuroAstaP - укороченные растворимые варианты, связывающие каротиноиды in vitro и в клетках.
DOI: 10.1002/pro.5216Engineering of soluble bacteriorhodopsin
Разработаны растворимые и стабильные аналоги бактериородопсина, связывающие ретиналь и сохраняющие фотоцикл.
DOI: 10.1039/D5SC02453FКоманда
Междисциплинарная команда проекта
Команда проекта связана с МФТИ и объединяет компетенции в структурной биологии, белковой инженерии, молекулярной и клеточной биологии.
Кузнецова Елизавета
Руководитель проекта; магистрант ЛФИ МФТИ; сотрудник лаборатории структурного анализа и инжиниринга мембранных систем МФТИ.
Афанасьев Арсений
Магистрант ЛФИ МФТИ; сотрудник лаборатории структурного анализа и инжиниринга мембранных систем МФТИ.
Николаев Андрей
Аспирант ЛФИ МФТИ; сотрудник лаборатории структурного анализа и инжиниринга мембранных систем МФТИ.
Гущин Иван
К.ф.-м.н.; заместитель директора Центра исследований молекулярных механизмов старения и возрастных заболеваний МФТИ; старший научный сотрудник; заведующий лабораторией; эксперт по белковой инженерии; индекс Хирша 24.
Материалы проекта
Презентация и техническое описание доступны по запросу
По запросу направим материалы для потенциальных партнеров: краткую презентацию с описанием технологического подхода, примерами проектов команды по реинжинирингу белков и данными первого кейса Kex2.
Заявка
Опишите фермент, который хотите улучшить
В форме можно кратко описать фермент, целевые свойства для улучшения и важные детали задачи для предварительной оценки проекта.
Почта для заявок
[email protected]
Проект реализован при поддержке Фонда содействия инновациям в рамках программы "Студенческий стартап" мероприятия "Платформа университетского технологического предпринимательства" федерального проекта "Технологии".