Kompetenzzentrum für Biokatalyse
Neueste Auszeichnungen und Publikationen
Enriching productive mutational paths accelerates enzyme evolution. Mimicking evolution by using repeated cycles of mutation, selection and amplification scientists have learned to tailor enzyme biocatalysts to fit certain applications. This process often requires screening large protein libraries. In our publication we show that by removing destabilizing mutations from sequence space while designing a library, the evolution of a computationally designed enzyme can be accelerated. In only five rounds of evolution a Kemp eliminase was generated that accelerates the proton abstraction step >10^8 fold and showed activity similar activity as a previously evolved enzyme that differs by 29 amino acid. Thus, a given protein scaffold can accommodate several, viable solutions to a specific catalytic problem. Nature Chemical Biology (2024) September 11. D. Patsch, T. Schwander, M. Voss, D. Schaub, S. Hüppi, M. Eichenberger, P. Stockinger, L. Schelbert, S. Giger, F. Peccati, G. Jiménez-Osés, M. Mutný, A. Krause, U. T. Bornscheuer, D. Hilvert & R. M. Buller.
Rebecca Buller receives 2024 Biocat Award for “Academic Research”
At the 11th International Congress on Biocatalysis held at the Technische Universität Hamburg Prof. Dr Rebecca Buller (ZHAW) received the biocat award in the category “Academic Research”. Other award winners were Prof. Dr. Carlos Martínez (Pfizer Pharmaceuticals, USA) for “Industrial Research” and Prof. Dr. Roland Wohlgemuth (Lodz University of Technology, Poland) for “Lifetime Achievement”.
Lisa Schelbert wins the Lab Sciences Award 2024
Congratulations to Lisa Schelbert for winning this year’s Lab Sciences Award for her bachelor thesis “Optimization of the Kemp Eliminase HG3 by Protein Engineering”! Lisa studied the fitness landscape of engineered Kemp eliminases and contributed to the recent publication of the Buller lab on “Enriching productive mutational paths accelerates enzyme evolution” published in Nature Chemical Biology.
A new physical and biological strategy to reduce the content of zearalenone in infected wheat kernels: the effect of cold needle perforation, microorganisms, and purified enzyme. In einer Zusammenarbeit zwischen dem Institut für Lebensmittel- und Getränkeinnovation und dem Institut für Chemie und Biotechnologie wurden Dekontaminationsstrategien evaluiert, die darauf abzielen, natürlich mit Mykotoxinen kontaminierte Weizenkörner wieder in die Lebensmittelwertschöpfungskette zurückzuführen. Food Research International (2024) June 6. A. André, K. Hecht, S. Mischler, L Stäheli, F. Kerhanaj, R. Buller, M. Kinner, S. Freimüller Leischtfeld, I. Chetschik, S. Miescher Schwenninger & N. Müller.
Elucidating the Role of O2 Uncoupling for the Adaptation of Bacterial Biodegradation Reactions Catalyzed by Rieske Oxygenases. Mikroorganismen passen Abbauprozesse rasch an sich ändernde Konzentrationen xenobiotischer Verbindungen in ihrer Umgebung an. Die Oxidation von Kohlenwasserstoffen durch Rieske-Oxygenasen ist ein erster Schritt in verschiedenen mikrobiellen Abbauwegen. Oxidativer Stress triggert die Evolution dieser Enzyme und ermöglicht den Abbau neuer Moleküle, welche mit den ursprünglichen Zielsubstraten strukturell verwandt sind. ACS ENVIRONMENTAL AU (2024) May 25. C. E. Bopp, N. M. Bernet, F. Meyer, R. Khan, S. L. Robinson, H.-P. E. Kohler, R. Buller & T. B. Hofstetter.
-> News
Rebecca Buller erhält europäische EFMC-Auszeichnung
Rebecca Buller gewinnt den diesjährigen EFMC-Preis «Young Medicinal Chemist or Chemical Biologist in Academia». Die Auszeichnung wird von der Europäischen Vereinigung für Medizinische Chemie für herausragende Leistungen im Bereich Medizinalchemie oder chemische Biologie vergeben. Die junge Forscherin am Institut für Chemie und Biotechnologie der ZHAW in Wädenswil ist eine der weltweit führenden Fachpersonen auf dem dynamisch wachsenden Gebiet der Biokatalyse und des Enzym-Engineerings.
Über uns
Das Kompetenzzentrum für Biokatalyse (CCBIO) der ZHAW fördert die Biokatalyse als komplementäre Methode zur klassischen organischen Synthese und will dazu beitragen, die Lücke zwischen akademischer Forschung und einer industrieller Anwendung zu schliessen. Durch die Bündelung relevanter Forschungskompetenzen strebt das CCBIO die Entwicklung von umfassenden biokatalytischen Toolboxen aus Enzymbibliotheken und Methoden an, welche die Entwicklung biokatalytischer und biosynthetischer Prozesse für die chemische und pharmazeutische Industrie erleichtern soll.
Struktur und Zielsetzung
Das Kompetenzzentrum für Biokatalyse (CCBIO) wurde im Januar 2016 gegründet und wird von Professor Dr. Rebecca Buller, Leiterin des Fachstelle Biokatalyse, Umwelt- und Prozesstechnologie, geleitet. CCBIO ist in die ZHAW eingebettet und betreibt die Plattform Biokatalyse und Biosynthese innerhalb des Biotechnet Switzerland. Von 2017 bis 2021 leitete das Kompetenzzentrum das durch Projektbeiträge des Schweizerischen Hochschulrats unterstützte Netzwerkprojekt «Innovationsraum Biokatalyse». Die Fachgruppe Biokatalyse führt mehrere Projekte in enger Zusammenarbeit mit akademischen und industriellen Partnern durch.
Biokatalyse ermöglicht die nachhaltige Herstellung von chiralen und hochfunktionalisierten Verbindungen für die chemische und pharmazeutische Industrie. Weiterentwicklungen der letzten Jahre auf dem Gebiet der DNA-Sequenzierung, Gensynthese und Bioinformatik ermöglichen es Wissenschaftlern, Biokatalysatoren auf die Bedürfnisse der Industrie masszuschneidern und Enzyme in Biosynthesewegen neu zu organisieren. Die sogenannte «Dritte Welle der Biokatalyse» erlaubt bisher unzugängliche Enzymaktivitäten für die industrielle Biokatalyse zu erschliessen und Mikroben- und Pilzstämme für die Produktion neuartiger Wirkstoffmoleküle zu entwickeln.
Das Kompetenzzentrum für Biokatalyse und seine Mitglieder aus verschiedenen Forschungsdisziplinen stellen das nötig Know-how zur Verfügung um gemeinsam mit industriellen Partnern spezifische Herausforderungen im Bereich der Biokatalyse zu meistern.
Ziele sind:
- Etablierung der Biokatalyse als Alternative zur klassischen chemischen Synthese
- Entwicklung einer umfassenden biokatalytischen Toolbox bestehend aus Enzymbibliotheken und Methoden
- Erleichterung der Entwicklung biokatalytischer und biosynthetischer Prozesse für die chemische und pharmazeutische Industrie.
- Etablierung einer nationalen Plattform für wissenschaftlichen Wissenstransfer und Dialog für Interessenten aus Industrie und Wissenschaft
- Stärkung des Themas Biokatalyse innerhalb des Lehrangebots der Schweizer Universitäten
Kollaboration
Die Fachgruppe Biokatalyse arbeitet eng mit Mitgliedern des Kompetenzzentrum Biokatalyse (CCBIO) und Forschungs- und Industriepartnern zusammen.
- Innerhalb des Projektes SINERGIA EnzyDEL untersuchen wir in Zusammenarbeit mit der ETHZ die enzymatische Konstruktion von «DNA-encoded chemical libraries».
- Im Innosuisse Projekt 62643.1 IP-LS werden in Zusammenarbeit mit Novartis Pharma AG die «Entwicklung neuer CH-aktivierender Biokatalysatoren» untersucht.
- Im Rahmen des NCCR Catalysis «Data Driven Research Program» wird zusammen mit A. Krause (ETHZ) and der Entwicklung einer «Hochdurchsatz-Pipeline für die Generierung von Enzym Sequenz-Funktionsdaten» gearbeitet.
- Im Innosuisse Projekt 46150.1 IP-LS werden in Zusammenarbeit mit Syngenta die «Biokatalytische Halogenierung von Agrochemikalien» untersucht.
- Im Rahmen des Health Research Hub der ZHAW arbeiten wir mit unseren Kolleginnen und Kollegen vom Institut für Lebensmittel- und Getränkeinnovation an «Strategien zur Reduktion von Mykotoxinen im Getreide» durch den Einsatz von funktionellen Mikroorganismen und/oder massgeschneiderten Enzymen.
- Als Mitglied des National Centre of Competence in Research «NCCR-Catalysis» entwickeln wir Biocatalysten zur nachhaltige, ressourceneffiziente und CO2-neutralen chemischen Produktion ausgehend von reichlich nachwachsenden Rohstoffen.
- Bilaterales Forschungsprojekt mit Roche
- Im Rahmen von «Bridge» wird eine «Toolbox Peptide-based drugs» entwickelt.
- Im Rahmen des «Innovationsraum Biokatalyse» wird die «Produktion von (R)-α-ionone(PDF 130,5 KB)» mit Hilfe von Enzymen untersucht und neue «Halogenasen(PDF 66,6 KB)» erforscht.
Leitung
Das Zentrum nahm 2016 unter der Leitung von Prof. Dr. Rebecca Buller seinen Betrieb auf und nutzt die Expertise seiner Mitglieder bei der Bearbeitung multidisziplinäre Forschungsprojekte auf dem Gebiet von Chemie und Biologie.
Vor ihrem Eintritt an die ZHAW war Prof. Dr. Rebecca Buller Laborleiterin und Projektleiterin bei Firmenich, einem Unternehmen für Aromen- und Duftstoffe. In dieser Funktion entwickelte und optimierte sie mehrere auf Biokatalyse basierende Verfahren zur Herstellung von Wirkstoffmolekülen. Zusätzlich bringt Prof. Dr. Buller von ihre Forschungstätigkeit an der ETH Zürich fundierte Kenntnisse im Enzym-Engineering mit. Prof. Dr. Rebecca Buller erhielt ihren Diplomabschluss in Chemie an der Universität Münster und studierte an der University of California in Santa Barbara. Sie hat am Institut für Chemie und Angewandte Biowissenschaften der ETH Zürich promoviert.
Steering Committee
Prof. Dr. Dieter Eibl
Leiter Fachstelle Bioverfahrenstechnik und Zellkulturtechnik (ZHAW)
Prof. Dr. Rainer Riedl
Leiter Fachgruppe Organische Chemie und Medizinalchemie (ZHAW)
Prof. Dr. Martin Sievers
Leiter Fachstelle Mikrobiologie und Molekularbiologie (ZHAW)
Advisory Board
- Dr. Hans-Peter Meyer, HES-SO Valais-Wallis, Sion, Switzerland
- Prof. Dr. Roger Marti, HES-SO Valais-Wallis,Fribourg, Switzerland
- Dr. Thomas Münch, Givaudan SA, Kemptthal, Switzerland
- Prof. Dr. Ruth Freitag, University of Bayreuth, Bayreuth, Germany
- Dr. Andreas Taglieber, Firmenich SA, Genf, Switzerland
- Prof. Dr. Donald Hilvert, ETHZ, Zürich, Switzerland
- Prof. Dr. Uwe Bornscheuer, University of Greifswald, Greifswald, Germany
Members
Prof. Dr. Rebecca Buller
Leitung CC Biokatalyse
Prof. Dr. Caspar Demuth
Leiter Fachstelle Analytische Chemie
Prof. Dr. Achim Ecker
Leiter Fachstelle Industrielle Chemie und Verfahren
Prof. Dr. Dieter Eibl
Leiter Fachstelle Bioverfahren und Zellkulturtechnik
Prof. Dr. Regine Eibl-Schindler
Leiterin Fachgruppe Zellkulturtechnik
Dr. Christian Frech Nabold
Dozent
Prof. Dr. Rainer Riedl
Leiter Fachstelle Wirkstoffforschung & Arzneimittel
Dr. Peter Riedlberger
Leiter Fachgruppe Chemical Engineering
Prof. Dr. Martin Sievers
Leiter Fachstelle Mikro- und Molekularbiologie
Prof. Dr. Lukas Neutsch
Leiter Fachgruppe Bioprozesstechnologie
Fachgruppe Biokatalyse
Wissenschaftliche Veranstaltungen
4th CCBIO Symposium «Industrial Biocatalysis»
Das «4th CCBIO Symposium on Industrial Biocatalysis» fand am 8. Juni 2023 auf dem Campus der ZHAW in Wädenswil statt. Wir konnten mehr als 130 Teilnehmer begrüssen!
Ein herzliches Dankeschön an alle Referenten, Teilnehmer und Partner für ihre Beiträge und engagierten Diskussionen über die Zukunft der Biokatalyse!
Weitere Informationen zu den Referenten und ihren Vorträgen finden Sie in unserem Programme flyer of the 4th CCBIO Symposium on Industrial Biocatalysis(PDF 1,5 MB).
Prof. Dr. Sabine Flitsch (University of Manchester, UK); Prof. Dr. Caroline Paul (Delft University of Technology, NL); Prof. Dr. Xiongyi Huang (Johns Hopkins University, US); Prof. Dr. Gerard Roelfes (University of Groningen, NL); Prof. Dr. Jared Lewis (Indiana University Bloomington, US); Dr. Thierry Schlama (Novartis Pharma AG, CH); Prof. Dr. Roland Wohlgemuth (Lodz University of Technology, PL); Prof. Dr. Pablo Nikel (Technical University of Denmark, DK); Prof. Dr. Mélanie Hall (University of Graz, AT); Prof. Dr. Jörg Pietruszka (Heinrich-Heine-University Düsseldorf, DE); Dr. Christian Willrodt (BASF SE, DE); Prof. Dr. Florian Rudroff (Vienna University of Technology, AT); Prof. Dr. Rebecca Buller (ZHAW, CH); Dr. Hans-Peter Meyer, HES-SO and Expertinova AG, CH).
Picture: Beat Gautschi