Genetisches Arbeiten ist für Enzymproduktion und -optimierung unerlässlich. Daher steht neben zwei Thermocyclern (Biorad und Thermo Scientic) eine moderne Geldokumentation von Jena Analytic zur Verfügung. Ergänzt wird das System durch diverse Gelkammern und einen NanoDrop von Implen zur präzisen Bestimmung von DNA.
Für die Anzucht von Mikroorganismen stehen ein 37°C, ein 30°C und ein 23°C Brutraum zur Verfügung, die zur verbesserten Sauerstoffversorgung der Zellen mit Schüttlern für Kolben und Rollern für Reagenzgläser ausgestattet sind. Darüber hinaus können individuelle Bedingungen in zwei Inforce Shakern realisiert werden. Zur Produktion qualitativer Medien steht ebenfalls eine Reinstwasseranlage zur Verfügung.
Zur effizienten Produktion von Biomasse stehen insgesamt drei Fermenter (2x 5 L und einmal 10 L) zur Verfügung. Optimale Wachstumsbedingungen werden durch regelbare Luftzufuhr, automatische pH-Kontrolle und Nährstoffpumpen gewährleistet. In Kombination mit leistungsstarken Zentrifugen erlaub das System die einfache Produktion großer Mengen rekombinanten Enzyms.
Die Reinigung von rekombinant produziertem Enzym erfolgt mit einem der drei vorhandenen FPLC-Systemen mittels Affinitäts- und Größenausschlusschromatographie. Die Detektion von Proteinen erfolgt standartmäßig bei 280 nm oder der spezifischen Absorption des Kofaktors in einem Bereich bis 800 nm. Proben werden automatisch fraktioniert und das anschließende Umpuffern erfolgt durch erneute Chromatographie oder Dialyse.
Obwohl enzymatische Reaktionen typischerweise in Maßstäben von 100 bis 1000 uL durchgeführt werden, erlauben Enzymreaktoren eine Skalierung bis zu 250 mL. Hier werden Systeme von klassischen Rühr-Reaktoren über Flussreaktoren bis hin zu neuen Systemen wie den rotating bed Reaktoren der Firma SpinChem eingesetzt, um die optimale Leistung für das jeweilige Enzymsystem zu garantieren.
Viele Enzyme setzen Substrate (z.B. Azo-Farbstoffe) oder Cosubstrate (z.B. NAD(P)H) um, die eine UV/vis Absorption haben oder tragen selbst farbige Kofaktoren (z.B. FAD oder Eisen). Zur Messung von Enzymreaktionen und -kinetiken stehen zwei temperierbare Agilent Cary 60 Spektralphotometer zur Verfügung. Tiefere Einblicke in enzymatische Mechanismen erlaubt ein HI-TECH Stopped-flow System, das die Beobachtung einzelner Reaktionsschritte mit einer zeitlichen Auflösung von unter einer Millisekunde ermöglicht.
Zur Analyse von organischen Substanzen ohne UV/vis Absorption, stehen zwei GC-Systeme von Shimadzu zur Verfügung, welche über eine Flammenionisationsdetektor (FID) bzw. einen MS-Detektor verfügen. Wasserstoff wird hierbei über einen eigenen Generator erzeugt. Chirale Säulen erlauben die präzise Bestimmung von präferierten Enantiomeren, während eine integrierte Datenbank die Identifikation neuer Reaktionsprodukte anhand des charakteristischen Massenspektrums erlaubt.
Da die meisten Substrate für enzymatische Reaktionen wasserlöslich sind, liegt unser analytischer Fokus auf der Umkehrphasen-Flüssigkeitschromatographie. Hier stehen insgesamt vier Geräte der Hersteller Thermo Scientific (2x), Agilent und Shimadzu zur Verfügung, welche wahlweise mit UV, vis, Fluoreszenz und MS-Detektoren ausgestattet sind. Für hohe Durchsatzraten sorgt die Möglichkeit 96-Well Platten direkt messen zu können.
Sauerstoff spielt eine kritische Rolle bei vielen enzymatischen Reaktion. Ein besseres Verständnis über Sauerstofflevel während Reaktionen ermöglich die direkte Messung mittels Oxygenmeter (HansaTech und Strathkelvin Instruments). Dies ist sowohl in einer isolierten Reaktionszelle als auch als Durchflusssystem möglich.
Zur Parallelisierung vieler Reaktionsansätze erlauben diverse Thermoschüttler die Reaktion in Eppendorfgefäßen, Glas Vials oder 96-Well Platten. Die Analytik erfolgt entweder per HPLC oder photometrisch in einem von zwei Platereadern (Omega und Tecan). Um einen hohen Durchsatz zu gewährleisten erlauben Einsätze für Zentrifugen einen Lückenlosen Arbeitsablauf im 96 Well Platten Format.
Ein voll ausgestattetes Chemie Labor erlaubt die nicht-enzymatische Synthese von Substanzen. Arbeiten unter Schutzatmosphäre mittels Schlenk-Techniken sind ebenso möglich wie klassische Ansätze der Organischen Chemie. Zur weiteren Ausstattung zählt ein Rotationsverdampfer, eine Speed Vac und eine Lyophile zur Isolation der Verbindungen.
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Letzte Änderung: 28. Feb. 2023
