Die technische Proteinkristallisation kann eine effiziente Alternative zur Reinigung von Proteinen im industriellen Maßstab sein. Durch rationale Mutagenese von Aminosäureresten an den Kristallkontaktstellen können Proteinkristallisationsprozesse ermöglicht und verbessert werden. Mit Hilfe von Molekulardynamik (MD) Simulationen sind darüber hinaus die relativen molekularen Kontaktstabilitäten von Proteinmutanten quantitativ bestimmbar.

Relevant für technische Anwendungen der Proteinkristallisation ist neben der erreichbaren Ausbeute im thermodynamischen Gleichgewicht insbesondere die Geschwindigkeit von Keimbildung und Kristallisation im skalierbaren Rührkristallisator. In diesem Forschungsvorhaben soll der Einfluss der relativen molekularen Kontaktstabilität auf die Kristallisationskinetik (Keimbildung und Kristallwachstum) am Beispiel von Enzymmutanten unterschiedlicher Proteine wie beispielsweise der Alkoholdehydrogenase aus Lactobacillus brevis (LbADH) aufgeklärt werden.

Neben der Messung der Keimbildungs- und Kristallisationskinetik in ruhender Lösung über dynamische Lichtstreuung (DLS) soll die Dynamik der Proteinkristallbildung im hydrodynamisch definierten Rührkristallisator durch eine online in-situ Mikroskopie mit gekoppelter automatisierter Bildauswertung erfasst werden. Damit kann erstmalig quantitativ erforscht werden, wie die relative molekulare Kontaktstabilität von Proteinmutanten sowohl Keimbildungs- als auch Kristallwachstumskinetik bei der Sättigungskristallisation im Rührkristallisator unter vergleichbaren Bedingungen beeinflusst. Ziel ist, die bisher übliche empirische Vorgehensweise bei der Proteinkristallisation durch eine modellgestützte Herangehensweise zu ergänzen, um industrielle Anwendungen der Proteinkristallisation in Zukunft einfacher realisieren zu können.