Exploring chemical versatility within the tautomerase superfamily

Promiscue activiteiten mogelijk startpunt evolutie nieuwe enzymen

Bert-Jan Baas heeft onderzocht hoe evolutie werkt voor enzymen, één van de bouwstenen van levende cellen. De evolutietheorie wordt doorgaans beschreven op het niveau van organismen en populaties in het geheel. Echter, evolutie vindt op een veel fundamenteler niveau plaats in cellen, de bouwstenen van ieder organisme.

Baas heeft onderzocht hoe een familie van cis-3-chlooracrylzuur dehalogenases, die een door de mens gemaakte stof afbreken, mogelijk is geëvolueerd binnen de context van de tautomerase superfamilie. Verbazingwekkend genoeg heeft hij ontdekt dat verschillende tautomerases binnen deze familie lage dehalogenase activiteit bezitten, terwijl cis-3-chlooracrylzuur dehalogenases lage tautomerase activiteit bezitten. Deze overeenkomstige activiteiten suggereren dat de dehalogenases via divergente evolutie zijn geëvolueerd uit tautomerases en dat katalytische promiscuïteit hierin waarschijnlijk een rol heeft gespeeld. Promiscue activiteiten van een laag niveau in bestaande enzymen kunnen mogelijk als startpunt dienen voor de evolutie van nieuwe enzymen, waarbij deze activiteiten sterk worden verhoogd.

Verder is de chemische diversiteit van bestaande en nog niet eerder bestudeerde leden van de tautomerase superfamilie onderzocht. Dit heeft geleid tot de ontdekking van een zeldzaam cofactor-onafhankelijk enzym dat een reactie tussen zuurstof en een organisch substraat katalyseert, iets dat nog niet bekend was voor een enzym uit deze superfamilie. Dit illustreert het enorme chemische potentieel van de tautomerase superfamilie en doet ons afvragen welke activiteiten er nog in het verschiet liggen om ontdekt te worden.

Bert-Jan Baas deed zijn promotieonderzoek bij de afdeling Farmaceutische Biologie van het Groningen Research Institute of Pharmacy van de RUG. Het werd gefinancierd door NWO en ERC. Na zijn promotie is hij als postdoc werkzaam aan de University of Texas, Austin, Texas, USA.