Nieuws

Niet-natuurlijk aminozuur helpt enzym

Puck Moll |
Duurzaamheid & Energie, Katalyse, Organische chemie

Groningse onderzoekers gebruikten het niet-natuurlijke aminozuur p-aminofenylalanine om het katalytische repertoire van een designer-enzym te vergroten. De vorming van hydrazon en oxime spint er alvast garen bij, schrijven de wetenschappers in Nature Chemistry.

Enzymen zijn een interessant gereedschap om het arsenaal van de chemische synthese te kunnen uitbreiden, niet in de laatste plaats om chemische processen duurzamer te maken. Maar daarvoor is wel wat werk aan de winkel om enzymen dat te laten maken wat je werkelijk wilt. Zoals Gerard Roelfes en collega’s van de Rijksuniversiteit Groningen het in hun recente Nature Chemistry-publicatie poneren: ‘Designer-eiwitten maken die niet-biologische transformaties kunnen katalyseren, is een enorme uitdaging.’

Natuurlijke enzymen hebben er zelfs overigens ook een handje van om hun gereedschapskist uit te breiden. Die kunnen namelijk ook niet altijd uit de voeten met de functionaliteit die hun eigen aminozuurzijketens ze bieden. Een van de oplossingen is het post-translationeel modificeren van de bestaande aminozuren in het actieve centrum. Chemici bootsen dit na door niet-natuurlijke aminozuren in te bouwen in hun enzymen.

De Roelfes groep stelt in zijn publicatie van begin juli dat het via deze weg extra functionaliteit toevoegen aan designer-enzymen nog amper is onderzocht. Nog zeldzamer is dat het niet-natuurlijke aminozuur daarbij daadwerkelijk actief betrokken is bij de katalyse. Doorgaans zorgt het ‘alleen’ voor de juiste positionering van de betrokken moleculen.

In hun aanpak kozen de Groningers voor het niet-natuurlijke aminozuur p-aminofenylalanine (pAF). Dat bouwden ze in in de centrale holte van het LmrR-enzym, een transcriptiefactor van de bacterie Lactococcus lactis. De hypothese hierachter was dat door pAF daarin juist te positioneren je de katalytische activiteit van aniline (aminobenzeen) kunt verbeteren. Van deze aniline-zijketen is bekend dat het kan acteren als een goede, nucleofiele katalysator voor de productie van hydrazon en oxime. Deze route is nog niet eerder genomen in het ontwerp van designer-enzymen, zo schrijven de auteurs.

Het resulteerde in een verhoogde katalysesnelheid voor hydrazon-vorming van meer dan een factor 550 ten opzichte van aniline en reactievere aniline-derivaten. En ook voor het katalyseren van de oxime-vorming bleek pAF cruciaal.

Roelfes en collega’s wijden de bekwaamheid van hun LmrR_V15pAF aan twee zaken. Enerzijds vormt de centrale holte van het LmrR-enzym een goede bindingssite voor een uiteenlopende reeks, hydrofobe moleculen. Daardoor neemt ook de effectieve concentratie toe. Anderzijds verhoogt het juist plaatsen van pAF in diezelfde holte de reactiviteit van de aniline-zijketen, wat het tot een efficiëntere, nucleofiele katalysator maakt.

Het combineren van deze twee strategieën zien de Groningse onderzoekers als een goed startpunt om in de toekomst verder te werken aan het optimaliseren van de rol van niet-natuurlijke aminozuren in katalyse.

Bron: Nature Chemistry en Rijksuniversiteit Groningen

Deel deze pagina

Wat verdien jij? Doe mee aan het jaarlijkse Bèta Salaris Onderzoek!

Ontvang de nieuwsbrief

Meld je aan voor de nieuwsbrief en blijf op de hoogte van het laatste nieuws van C2W.

Meld je nu aan!

Word abonnee/lid

Sluit nu een abonnement af of word lid van de KNCV en ontvang elke week het laatste nieuws, digitaal of op papier. 

Sluit nu een abonnement af!

Naar boven