Enzimsko inženjerstvo za održivo recikliranje bioplastike

U sklopu poziva Razvojne istraživačke potpore, NPOO.C3.2.R2-I1.06, odobren je projekt Enzimsko inženjerstvo za održivo recikliranje bioplastike u vrijednosti od 613.614,53 EUR.

Trajanje / Duration: 1.7.2023. do 30.6.2026.
Financiranje / Funding: Financira Europska unija – NextGenerationEU
 
 
Projekt Enzimsko inženjerstvo za održivo recikliranje bioplastike ima za cilj identificirati metagenomske (poli)esteraze koje pokazuju aktivnost prema bioplastici, posebice prema polimliječnoj kiselini koja je najzastupljeniji polimer na tržištu bioplastike.
Projekt integrira bioinformatičke pristupe za identifikaciju poliesteraza s potencijalnom aktivnošću prema polimliječnoj kiselini, optimizaciju heterologne ekspresije identificiranih enzima u E. coli i protokola za pročišćavanje te eksperimentalno rješavanje struktura enzima koji pokazuju aktivnost prema bioplastičnim polimerima.
🎯 Krajnji cilj ovog projekta jest kroz integraciju enzimskog inženjerstva stvoriti inovativna rješenja za recikliranje bioplastike te postaviti temelje za buduće biotehnološke primjene u području održivog gospodarenja plastičnim otpadom.

ČLANOVI TIMA

izv. prof. dr. sc. Aleksandra Maršavelski (voditelj)
doc. dr. sc. Ivana Kekez
dr. sc. Marija Pranjić
dr. sc. Valentina Ević  
Lucija Brtan, univ. mag. chem.  
Zrinka Pišonić, univ. mag. chem.  
Dino Koranić (diplomand)
Mario Oraić (diplomand)  

 

BORAVCI U GRUPI

Doktorandi

  • U periodu od 03. ožujka 2024. do 16. ožujka 2024. u grupi je boravila doktorandica Marija Nenadović, Laboratory For Microbial Molecular Genetics And Ecology, Institute Of Molecular Genetics And Genetic Engineering, Sveučilište u Beogradu, Srbija. Istraživačka tema: 'Enciphering Savinase-PLA Interactions for Biocatalytic Bioplastic Conversion'. Na taj način je uspostavljena suradnja s mentoricom, prof. Jasminom Nikodinović Runić, eskperticom u području mikrobne biotehnologije i katalize. Također je započeta suradnja vezana uz razgradnju druge najzastupljenije biopolastike polihidroksilakanoata.

  • U periodu od 1. veljače 2024 do 29. veljače 2024 u grupi je boravio doktorand Hanfeng Cai, Department of Biotechnology and Food Engineering s Technion instituta tehnologije iz Haife, Izrael. Istraživačka tema: "Redesign of the catalytic pocket of lactate dehydrogenase to alter the cofactor specificity to 1,6-NADH". Na ovaj način je započeta suradnja s profesoricom Ayelet Fishman, voditeljicom laboratorija Laboratory of Molecular and Applied Biocatalysis, Technion, Izrael i mentoricom Hanfeng Cai. Ova tema je izrazito značajna za projekt, jer za cilj ima okarakterizirati enzim laktat-dehidrogenazu koji je ključan enzim za dizajniranje eseja za kvatifikaciju aktivnosti razgradnje polimliječne kiseline, što je vezano uz postizanje cilja o3. Mjerenje termostabilnosti i razgradne aktivnosti dizajniranih enzima prema PLA; Mjerenje razgradne aktivnosti dizajniranih enzima prema PLA.

  • U periodu od 18. rujna 2023. do 2 listopada 2023. u grupi je boravila je doktorandica Margaux Aubel, Molecular Evolution and Bioinformatics Institute for Evolution and Biodiversity, Sveučilište u Münsteru, SR Njemačka. Tema istraživanja 'Investigation of dynamics of metagenomic esterase to improve its polylactic acid degrading activity'. Tijekom ovog posjeta započeta je karakterizacija suodnosa strukture i dinamike esteraza s aktivnošću prema polimliječnoj kiselini te evolutivne povezanosti esteraza koje proučavamo. Na ovaj način nastavljena je suradnja s prof. Erich Bornberg-Bauerom, voditeljem grupe i mentorom studentice Margaux Aubel. Suradnja je vezana uz postizanje ciljeva o.1) Korištenje računalnih pristupa za optimizaciju termostabilnosti i aktivnost ezima koji razgrađuju polimliječnu kiselinu (PLA) i o.5) Razumijevanje odnosa struktura-funkcija pomoću MD simulacija.


Rezultati projekta

Objavljeni rad (13.11.2024.)

Objavljen je znanstveni rad "New model compounds for the efficient colorimetric screening of medium chain length polyhydroxyalkanoate (mcl-PHA) depolymerases reveal mechanism of activity" u International Journal of Biological Macromolecules (Q1, IF 7,7).

Objavljeni rad (26.7.2024.)

Objavljen je znanstveni metodološki rad "MDavocado: Analysis and Visualization of Protein Motion by Time-Dependent Angular Diagrams", u Journal of Chemical Information and Modeling (Q1, IF 5,6).

 


KONFERENCIJE

Sudjelovanje na konferencijama

Innovations in Chemical Sciences (19.-21.11.2024.)

Na konferenciji Innovations in Chemical Sciences koja je održana na Prirodoslovno-matematičkom fakultetu Sveučilišta u Zagrebu, Lucija Brtan sudjelovala je s posterom "Ancestral variants of the MGY enzyme showed significantly improved solubility and expression yields". Na istoj konferenciji Aleksandra Maršavelski održala je pozvano predavanje naslovljeno "Ancestral Sequence Reconstruction as a Tool to Enhance Solubility and Yield of Polyester-Degrading Enzymes".

 

 

Solutions in Chemistry (11.-15.11.2024.)

Aleksandra Maršavelski održala je pozvano predavanje naslovljeno "Harnessing Ancestral Sequences to Improve the Solubility  of Plastic-Degrading Enzymes" na konferenciji Solutions in Chemistry 2024 koja je održana u Svetom Martinu na Muri, u periodu od 11. do 15. studenog 2024.

Na istoj konferenciji studentica Nikolina Juričan i Aleksandra Maršavelski sudjelovale su s posterskim priopćenjem naslovljenim "Thermal and structural characterization of selected biopolymers after irradiation".

Summer Conference Rijeka-Pula (4.-6.9.2024.)

Aleksandra Maršavelski održala je pozvano predavanje naslovljeno "Designing Ancestral Enzymes to Understan and Enhance Plastic Degrading Activity" na konferenciji Summer Conference of Croatian Chemical Society održanom u Rijeci i Puli, u periodu od 4. do 6. rujna 2024.

ECM34 (25.-30.8.2024.)

Ivana Kekez sudjelovala je na međunarodnoj kristalografskoj konferenciji ECM34 u Padovi, Italija u periodu od 25. do 30. kolovoza 2024. s posterskim priopćenjem pod naslovom "Mgy a novel metagenomic esterase as an excellent target for enviroment friendly degradation of polylactic acid".

COST Association (13.-14.5.2024.)

Aleksandra Maršavelski boravila je na simpoziju COST Connect on Bio-Based Resources, Materials and Solutions, održanog od 13. do 14. svibnja 2024, u Briselu, Belgija.

Organizacija konferencija

ODOBRENO FINANCIRANJE ZA FEBS advanced course 2025

U periodu od 29. rujna 2025 do 3. listopada 2025. održat će se treće izdanje FEBS advanced course "Computational Approaches to Understanding and Engineering Enzyme Catalysis" u Stockholmu u Švedskoj.

S ponosom ističemo da će se među predavačima ponovo naći i ovogodišnji dobitnik Nobelove nagrade za kemiju, profesor David Baker.

 
COZYME (24.-26.4.2024.)

Aleksandra Maršavelski sudjelovala je na COST Action annual meeting of COST action CA21162 - Establishing a Pan-European Network on Computational Redesign of Enzymes (COZYME), koji se održao u Zagrebu. Sudjelovala je s posterskim priopćenjem "Model compounds for the discovery of novel PHA depolymerases – a computational study".

FEBS advanced course (25.-29.9.2023.)

Aleksandra Maršavelski bila je predsjednica organizacijskog odbora FEBS advanced course "Computational Approaches to Understanding and Engineering Enzyme Catalysis" koja se održala u periodu od 25. do 29. rujna 2023 u Zagrebu. Ovaj znanstveni događaj okupio je renomirane znanstvenike, istraživače i studente iz cijelog svijeta kako bi prezentirali inovacije i najnovije metode u pristupima razumijevanju i inženjerstvu enzimske katalize. Saznanja i kontakti ostvareni tijekom ovog događaja bili su ključni za primjenu najsuvremenijih računalnih metoda u svrhu realizacije ciljeva projekta. Svi članovi projektnog tima bili su prisutni na predavanjima. Knjiga sažetaka je dostupna ovdje.


POPULARIZACIJA ZNANOSTI

Predavanje Ljubičasto u kemiji (8.5.2024.)

Aleksandra Maršavelski održala je predavanje naslovljeno "Enzimi u borbi protiv plastike" na poziv Hrvatskog kemijskog društva na PMF-u Sveučilišta Zagrebu u sklopu serije predavanja Ljubičasto u kemiji.

Predavanje POU Samobor (23.4.2024.)

Na poziv Pučkog otvorenog učilišta u Samoboru, Aleksandra Maršavelski održala je predavanje "Plastika, utjecaj na okoliš, i pristupi u borbi protiv plastike”. Predavanje je dostupno ovdje.

Predavanje Science in Vivo (30.11.2023.)

Aleksandra Maršavelski održala je predavanje naslovljeno "Mikroplastika: utjecaj na ekosustave i moguća rješenja" na PMF-u Sveučilišta u Zagrebu u skopu predavanja Znanost in vivo.

 


KOMUNIKACIJA S MEDIJIMA

Studio 4 HRT (16.03.2024.)

Aleksandra Maršavelski gostovala je uživo u emisiji Studio 4 na HRT televiziji gdje je govorila o tome kako riješiti problem plastike u okolišu te je predstaviala javnosti projekt Enzimsko inženjerstvo za održivo recikliranje bioplastike.

Prometej HRT (11.1.2024.)

Aleksandra Maršavelski snimila je prilog za TV emisiju "Prometej" na drugom kanalu Hrvatske radiotelevizije na temu enzima i njihove optimizacije za učinkovitu razgradnju plastike. Prilog je snimljen 30. studenog 2023 na PMF-u.