Gerichtete Evolution ermöglicht das Design von maßgeschneiderten Proteinen zur nachhaltigen Produktion von Chemikalien und Pharmazeutika

• Published in: Angewandte Chemie 2019-01, Vol.131 (1), p.36-41
• Main Authors: Bornscheuer, Uwe T., Hauer, Bernhard, Jaeger, Karl Erich, Schwaneberg, Ulrich
• Format: Article
• Language: English
• Subjects: Chemistry; Directed evolution; Evolution; Gerichtete Evolution; Hochdurchsatz-Screening; Nobelpreis; Organic chemistry; Phage display; Phages; Protein-Engineering; Zufallsmutagenese
• ISSN: 0044-8249; 1521-3757
• DOI: 10.1002/ange.201812717

Die gelenkte oder gerichtete Evolution (“directed evolution”) hat sich zu einem Standardverfahren entwickelt, um natürliche Proteine für eine breite Palette von Anwendungen maßzuschneidern. Es gelang über verschiedene Industriebereiche hinweg, eine hohe Wertschöpfung und einen hohen gesellschaftlichen Nutzen zu erzielen. Beispiele sind die enzymatische Herstellung von Chemikalien und Pharmazeutika sowie Anwendungen in Ernährung, Futtermittel und Waschmittel. Diese nachhaltigen Industrieverfahren sind essenziell für den Übergang von einer Erdöl‐basierten Wirtschaft hin zu einer Bioökonomie, die auf nachwachsenden Rohstoffe beruht. Ein vergleichbarer Durchbruch wurde durch die Technologie des Phagen‐Displays (“phage display”) erzielt, die es durch gerichtete Evolution ermöglicht, hochselektive Antikörper durch physikalische Kopplung des Phänotyps und des zugehörigen Genotyps zu finden, die für eine breite Palette von Anwendungen in Diagnostik und Therapie zur Verfügung stehen. Der Chemie‐Nobelpreis 2018 wurde zur Hälfte Frances H. Arnold für die gerichtete Evolution von Enzymen verliehen. Die andere Hälfte teilen sich George P. Smith und Sir Gregory P. Winter für das Phagen‐Display von Peptiden und Antikörpern. Dieses Highlight würdigt die Beiträge der Nobellaureaten und fasst die Historie, den derzeitigen Status, Herausforderungen und Anwendungen der gerichteten Evolution und des Phagen‐Display zusammen.