Als umweltfreundliche Bestandteile industrieller Verfahren in der pharmazeutischen und chemischen Industrie gewinnen Enzyme zunehmend an Bedeutung. Die hoch präzisen Miniaturwerkzeuge aus der Natur können bestimmte Aufgaben perfekt lösen. Für die gezielte Suche nach diesen haben Forscher des Austrian Centre of Industrial Biotechnology (acib) und der Strukturbiologie-Arbeitsgruppe um Karl Gruber von der Universität Graz das "Catalophor-System" entwickelt.
Die Studie in "Nature Communications":
"Identification of promiscuous ene-reductase activity by mining structural databases using active site constellations" von Georg Steinkellner et al., erschienen am 23. Juni 2014.
Die Vorgehensweise ähnelt einer Google-Suche, wenn auch die Eingabe der Daten etwas aufwändiger ist. Am Anfang steht die Fragestellung nach einer gesuchten Enzymfunktion. Auf Basis eines Skripts durchforstet das System rund 100.000 Datenbankeinträge nach Ähnlichkeiten und wirft eine Liste möglicher Kandidaten aus, die die Forscher auf Basis ihres Wissens verifizieren. Im nächsten Schritt werden die vielversprechendsten Kandidaten biotechnologisch hergestellt und im Labor experimentell geprüft. Die Vorarbeit am Computer erspart dabei unzählige Experimente und Screenings nach Enzymfunktionalitäten.
Die Suche stellt enorme Anforderungen an die Rechnerleistung, sind doch Enzymstrukturen hoch komplex. Für die Berechnungen haben die Forscher einen Computer-Cluster mit mehr als 400 Prozessorkernen aufgebaut. Dieser enthält auch die Datenbank, die laufend erweitert wird. "Pro Woche kommen rund 150 neue Strukturen hinzu", so Georg Steinkellner vom acib, "unser System erweitert sich selbstständig und durchsucht öffentlich zugängliche Datenbanken nach neuen Enzymstrukturen."
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