Screening for improved enzymes. Intro Producing enzymes with novel properties directed evolution library finding desired mutant (most critical step) enzymatic.

Slides:



Advertisements
Lignende præsentationer
Akkrediteringsrådet i Danmark Velkommen til UHR.
Advertisements

SPBG.  Test driven development  Unit test frameworks  MOSS TDD  Mocking  Design patterns.
Overskrift her Navn på oplægsholder Navn på KU- enhed For at ændre ”Enhedens navn” og ”Sted og dato”: Klik i menulinjen, vælg ”Indsæt” > ”Sidehoved / Sidefod”.
Indsæt nyt billede: Format: B 254 x 190,5 mm Efter indsættelse, højreklik på billedet og placér det bagerst. Delete det gamle foto Legal aid in Denmark.
VIS HJÆLPELINJER SOM ER EN HJÆLP VED PLACERING AF LOGO: 1.Højreklik på den aktuelle side og vælg ’gitter og hjælpelinjer’ 2. Sæt kryds ved ’Vis’ tegnehjælpelinjer.
Indsæt nyt billede: Format: B 254 x 190,5 mm Efter indsættelse, højreklik på billedet og placér det bagerst. Delete det gamle foto New production system.
Overskrift her Navn på oplægsholder Navn på KU- enhed For at ændre ”Enhedens navn” og ”Sted og dato”: Klik i menulinjen, vælg ”Indsæt” > ”Sidehoved / Sidefod”.
Overskrift her Navn på oplægsholder Navn på KU- enhed For at ændre ”Enhedens navn” og ”Sted og dato”: Klik i menulinjen, vælg ”Indsæt” > ”Sidehoved / Sidefod”.
Overskrift her Navn på oplægsholder Navn på KU- enhed For at ændre ”Enhedens navn” og ”Sted og dato”: Klik i menulinjen, vælg ”Indsæt” > ”Sidehoved / Sidefod”.
Læreruddannelsen i Århus Nordic Geogebra Network Copenhagen 21 September 2013.
Dagens program  Emne: Tim Berners-Lees WWW koncept og deraf følgende innovationer Forbered hver for sig Præsenter og diskutér i grupper Fremlæggelse med.
Head Project Management-gruppe. Stakeholder contracting & Gode rapporteringsformer.
Klagens opståen, fremdrift og håndtering Klagedrevet innovation Complaint management Privat tilgang vs. Offentlig NB! Nyegaard + Brink Kommunikation.
FNI marts Dupline introduction. FNI marts Sensors, Switches, Relays, Valves, Motors Counters, Timers, Drives Dupline PLC's PC's, SCADA Prod.
Overskrift her Navn på oplægsholder Navn på KU- enhed For at ændre ”Enhedens navn” og ”Sted og dato”: Klik i menulinjen, vælg ”Indsæt” > ”Sidehoved / Sidefod”.
Overskrift her Navn på oplægsholder Navn på KU- enhed For at ændre ”Enhedens navn” og ”Sted og dato”: Klik i menulinjen, vælg ”Indsæt” > ”Sidehoved / Sidefod”.
Drivhuseffekten The greenhouse effect Klima og drivhuseffekt
Forside Titel Navn, sted eller begivenhed, dato. CHALLENGES FOR THE BANKING SECTOR - IN THE AFTERMATH OF THE CRISIS Louise C. Mogensen Deputy Chief Executive.
Tekst starter uden punktopstilling For at få punkt- opstilling på teksten, brug forøg indrykning For at få venstre- stillet tekst uden punktopstilling,
MAXIFUELS: Second generation bioethanol technology Birgitte K. Ahring.
Overskrift her Navn på oplægsholder Navn på KU- enhed For at ændre ”Enhedens navn” og ”Sted og dato”: Klik i menulinjen, vælg ”Indsæt” > ”Sidehoved / Sidefod”.
Arne Winther Et værdifuldt samarbejde mellem hospital og produktudvikler.
Overskrift her Navn på oplægsholder Navn på KU- enhed For at ændre ”Enhedens navn” og ”Sted og dato”: Klik i menulinjen, vælg ”Indsæt” > ”Sidehoved / Sidefod”.
Variation i sorption og naturlig nedbrydning af herbicider i kalksten Gry Sander Janniche.
Magtteori I 7. September 2005.
Problemer med at bruge tympanometri? Slagelse og Middelfart okt.-nov
Self-Organizing Criticality. Definition of Innovation In an abstract, systems-theoretical approach, innovation can be understood as a critical event which.
Repetition: likelihood ratio test Test af hvorvidt faktorer med flere end 2 niveauer (mere end 1 parameter) kan udelades fra model: likelihood ratio test.
Medialogy Learning Spaces in Copenhagen What do we want ? What can we do ? Possibilities and concerns.
Centre of Research in Childhood Health Syddansk Universitet1 Is sports participation protective of back pain in childhood? An interim analysis from a prospective.
Hans Jørgen Andersen Colour Vision - Weeds the Open Sky and a Thermos.
Database Normalization without Mathmatics
Design dokument Agenda Intro Guidelines for the Game Concept Guidelines for the Game Proposal Guidelines Functional specification Kilde: Ryan, Tim (1999).The.
Specialeseminar Kristine Tiedt.
02/09/2014 Sygefravær v/Jesper Johansen Director People & Organisation Europe Title slide Edit: Add presentation title and speaker(s). Editing slides in.
Kulturstudier M, KA Art Worlds Hvem skaber kunsten?
Fagets Formidling (FF) og Metode Lære (ML) Artikler struktur Introduktion Metoder Resultater Diskussioner, Konklusioner Referencer Indhold ML kursus FF.
Overskrift her Navn på oplægsholder Navn på KU- enhed For at ændre ”Enhedens navn” og ”Sted og dato”: Klik i menulinjen, vælg ”Indsæt” > ”Sidehoved / Sidefod”.
CUSTOMER JOURNEYS 12/9.
Delprøve 1, december 2011.
ASP.NET Custom Web Controls Deployment. Agenda – ASP.NET Web User Controls Composite Control Rendered Custom Control Deploy en Web Applikation.
The Rethinking Resource Sharing Initiative Poul Erlandsen National Library of Education Copenhagen, Denmark.
Ændr 2. linje i overskriften til AU Passata Light 30 SEPTEMBER 2014 DEIC CONFERENCE 2014 PHD STUDENT MATTEO PILATI AARHUS UNIVERSITY DEPARTMENT OF CULTURE.
Overskrift 40/42 pkt, Maks 2 linjer Underoverskrift, 14/16 pkt For at vise hjælpelinjer: 1.Højreklik på slidet og vælg “Gitter og hjælpelinjer” 2.Kryds.
CEESA Coherent Energy and Environmental System Analysis Senior Research Specialist Poul Erik Morthorst Risø National Laboratory The Technical University.
SFRs and stellar masses in long duration GRB host galaxies with z ~ 1 José María Castro Cerón Michał Jerzy Michałowski Jens Hjorth Darach Watson Johan.
Agenda 1.Informationer 1.Excel i fb.m. projekt 2 2.Reserver tid til projekt 2 3.Øvelse: a / b = c 2.Opsamling fra sidst 3.Estimation (konfidensintervaller)
Gruppe sort Morten, Peter, Jesper, Spencer & Støving.
Kyoto, dyr og dårlig Mere Kyoto efter 2012?. Pris og effekt Pris for Kyoto: Forløbig omkring 60 mia $. Effekt: afvigelse fra udviklingen uden intervention.
Reliable Architecture Ved Henrik Bærbak Christensen Reflective Architectures Emne: reflective architecture overview 11 december 2009.
Tekstslide i punktform Rubrik, helst 1 linje Brug ”Forøg/Formindsk indryk” for at få de forskellige niveauer frem Danish Standards  Signe Annette Boegh.
Working for you. Ivan Grønning, Sun Chemical Kemiens Dag, 23 November 2013 REACH Manufacturer/Importer the Registrant.
Udvikling af immunforsvaret
Martin Jørgen Andersen, Project Manager in Nordvand Stormwater discharge to Øresund.
Sted og dato (Indsæt --> Diasnummer) Dias 1 Navn på enhed (Indsæt --> Diasnummer) Davenport et al. (2000) Vs Adelman et. Al (2002) Possible states for.
DIEB10.1 Kursusgang 10 Oversigt: Sidste kursusgang Eksempler på løsning af opgaven Arkitektur for brugergrænsefladen og for systemet Dokumentation af designet.
 Jens Bennedsen 2002Objektorienteret systemudvikling GRASP mønstre Basale ansvarsplaceringsregler.
Learning Set 3 : Lesson 1 : Slide 1 Proteins Move Based on Size lactase tyrosinase.
CEAC Hvad er det ? Hvad kan vi få ud af det ? v/ Dan Foldager.
Volume 26, Issue 5, Pages (June 2007)
Volume 8, Issue 1, Pages (July 2014)
Physics 4: Atomic Structure
Pass the Jelly Rolls Structure
RNA Polymerase V Functions in Arabidopsis Interphase Heterochromatin Organization Independently of the 24-nt siRNA-Directed DNA Methylation Pathway  Pontes.
Volume 5, Issue 2, Pages (February 2000)
Fig. 3 Deletion of hepatocyte HIF-1α blocks obesity-induced liver DPP4 expression and first-pass GLP-1 inactivation. Deletion of hepatocyte HIF-1α blocks.
TLR4 is overexpressed in differentiated thyroid carcinomas.
Kingdom Fungi The characteristics of fungi The evolution of the fungi
1.11 – NOTES Dimensional Analysis
Scientific Method – Steps 1-2
Præsentationens transcript:

Screening for improved enzymes

Intro Producing enzymes with novel properties directed evolution library finding desired mutant (most critical step) enzymatic activity is assayed with a microtitre plate Kilde: Arnold, Chapter 8 (Evaluating a screen and analysis of mutant libraries)

Intro Experimental limitations impose significant restrictions on the number of mutants that can be screened designing screens optimisation Kilde: Arnold, Chapter 8 (Evaluating a screen and analysis of mutant libraries)

Validation of a screen Different ways to plot data Property vs. position of clone in a plate Descending Kilde: Arnold, Chapter 8 (Evaluating a screen and analysis of mutant libraries)

Validation of a screen Histogram Coefficient of variation CV = σ / μ *100% Kilde: Arnold, Chapter 8 (Evaluating a screen and analysis of mutant libraries)

Errors Observe a very high CV or skewed distribution often come from differences in cell density and protein expression level another important is poor design of activity assay Kilde: Arnold, Chapter 8 (Evaluating a screen and analysis of mutant libraries)

Screening Generally screen for two types of property absolute values (e.g. enzyme activity) relative values of two properties (e.g. substrate specificity and thermostability; ratio of absolute values) Important: High reproducibility Kilde: Arnold, Chapter 8 (Evaluating a screen and analysis of mutant libraries)

Analysis Sequencing most accurate method Fraction of inactive clones most convenient way to set a good mutation rate for directed evolution Kilde: Arnold, Chapter 8 (Evaluating a screen and analysis of mutant libraries)

Analysis When screening for two properties simultaneously: improved or decreased property in both improved properties in one and decrease in another (and vice versa) Kilde: Arnold, Chapter 8 (Evaluating a screen and analysis of mutant libraries)

Basis for alle screening & selection metoder Link mellem genet, enzymet det koder for og produktet, der dannes grundet enzymaktiviteten Kilde: Reymond, Chapter 6 (HTS screening and selection of Enzyme-encoded genes)

Low-medium throughput screens Detektering af enzymatisk aktivitet i kolonier på agarplader el. ”crude cell lysates” ved produktion af en fluorofor el. kromofor Screene op til 10 4 i løbet af nogle dage Har været effektive til isolering af enzymer med forbedrede egenskaber, men for at kunne isolere varianter med en dramatisk forandret fænotype kræves mere effektive metoder Kilde: Reymond, Chapter 6 (HTS screening and selection of Enzyme-encoded genes)

HTS af enzymer med phage display Fordele: Phagen giver linket mellem gen og protein Display på overfladen giver uhindret adgang til substrat og ønskede reaktionsforhold Udfordringen er at få linket enzym med produkt Kilde: Reymond, Chapter 6 (HTS screening and selection of Enzyme-encoded genes)

HTS af enzymer med phage display Selektion af katalytiske antibodies med peroxidase aktivitet. Tyramine oxideres af hydrogenperoxid i en proces katalyseret f peroxidase antibodies fremvist på phagen. Biotin-tyramine bindes irreversibelt med phenol- sidekæder på peroxidase antibody. Selektion via biotin- streptavidin interaktioner Kilde: Reymond, Chapter 6 (HTS screening and selection of Enzyme-encoded genes)

HTS af enzymer med phage display Kilde: Reymond, Chapter 6 (HTS screening and selection of Enzyme-encoded genes)

HTS af enzymer med phage display ”Catalytic elution” Til enzymer der er afhængige af co-factors Efter protein ekspression på phage-overfladen, fjernes al co-factor og de katalytisk inaktive phages bindes til en immobiliseret substrat. Co-factor tilsættes, og phages der fremviser et aktivt enzym elueres idet enzymet omdanner substratet til produkt. Kilder: Reymond, Chapter 6 (HTS screening and selection of Enzyme-encoded genes), H. Pedersen et al., ” A method for directed evolution and functional cloning of enzymes”, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, Vol. 95, pp –10528, September 1998

HTS af enzymer med cell display Har mange ting til fælles med phage display Brug af FRET substrat FRET-based enzyme screening. (a) The structure of the FRET substrate: Fl, BODIPY; Q, tetramethylrhodamine. (b) Binding of FRET substrateto the cell surface of E. coli cells displaying the outer membrane protein OmpT. The positively charged FRET substrate is attached to the negatively charged polysaccharides of the cell surface. (c) Upon enzymatic cleavage of the scissile bond, the FRET substrate displays Fl fluorescence, which is otherwise quenched by Q. Kilder: Reymond, Chapter 6 (HTS screening and selection of Enzyme-encoded genes), S. Becker et al., “Ultra-high- throughput screening based on cell-surface display and fluorescence-activated cell sorting for the identification of novel biocatalysts”, Current Oppinion in Biotechnology 2004, 15:

HTS af enzymer med cell display På microbeads med growth medium Danner en bead population med, gennemsnitligt, en enkelt celle per bead Beads immobiliseres og cellerne gror og danner microkolonier Equilibreres med et chromogenic el. fluorogenic substrat Beads screenes under mikroskop Digital imaging of color changes resulting from h-lactamase activity displayed by colonies immobilized on adsorbed beads: gradual color change following 1-, 10-, and 30-min incubation with 10 mM PenG). Kilder: Reymond, Chapter 6 (HTS screening and selection of Enzyme-encoded genes), A. Freeman, “Screening of Large Protein Libraries by the ‘‘Cell Immobilized on Adsorbed Bead’’ Approach”, Biotechnology & Bioengineering, vol. 86, no 2, 2004

In vitro compartmentalization (IVC) Water-in-oil emulsion -> danner mikroskopiske vandige compartments. Hver compartment indeholder i snit et enkelt gen og fungerer som en kunstig celle, der tillader transcription, translation og aktivitet af det resulterende protein, at foregå i compartment’et (droplet volume ~5 fL). Oliefasen forbliver inaktiv og begrænser diffusion mellem compartments. Kilder: Reymond, Chapter 6 (HTS screening and selection of Enzyme-encoded genes), O.J. Miller, “Directed evolution by in vitro compartmentalization”, Nature Methods, vol.3, no. 7, , 2006

IVC selections Strategi: Substrat (dvs. efter- følgende produkt), til den ønskede enzym aktivitet, fysisk linked til genet Hermed kan enzym- kodende gener isoleres i kraft af deres fastgørelse til produktet Kilder: Reymond, Chapter 6 (HTS screening and selection of Enzyme-encoded genes), O.J. Miller, “Directed evolution by in vitro compartmentalization”, Nature Methods, vol.3, no. 7, , 2006

IVC selections Microbeads i w/o emulsion Genet for en phosphotriesterase er immobiliseret på en microbead. Enzymet udtrykkes med et tag (T), hvor der på beaden sidder anti-tag antibodies, hvormed enzymet efter translation fastgøres på beaden. Efter translation, anden emulsion indeholdende et substrat med en caged-biotin Det aktive enzym kløver ester-substratet, og biotin bliver uncaged ved bestråling, og både substrat og produkt bindes til beaden (biotin- streptavidin) Emulsionen ødelægges, beadsene inkuberes med monoclonale antibodies, der detektere produktet Inkubering med fluorescein-labelled sekundære antibodies – analyseret med FACS Kilder: Reymond, Chapter 6 (HTS screening and selection of Enzyme-encoded genes), S. Becker et al., “Ultra-high- throughput screening based on cell-surface display and fluorescence-activated cell sorting for the identification of novel biocatalysts”, Current Oppinion in Biotechnology 2004, 15:

FACS (Fluorescens-activated cell sorter) Analysere > 10 7 per time

IVC Fordele: In vitro system -> tillader valg af substrat, produkt og reaktionsforhold der kan være inkompatible med in vivo systemer Flere emulsions steps => man kan bruge forskellige forhold for translation og selektion for catalysis Enkelt emulsion step -> muligt at ændre indeholdet i compartments efter translationen uden at ødelægge emulsionen Kilde: Reymond, Chapter 6 (HTS screening and selection of Enzyme-encoded genes)

w/o/w Fordele: Behøves intet ”fysisk” link mellem produkt og gen Kan analyseres med FACS Kilde: Reymond, Chapter 6 (HTS screening and selection of Enzyme-encoded genes)