Skip to ContentSkip to Navigation
Onderdeel van Rijksuniversiteit Groningen
Science LinX Science LinX nieuws

Nieuw enzym door één enkele mutatie

02 december 2014

Biochemici van de Rijksuniversiteit Groningen onder leiding van prof. Marco Fraaije hebben de functie van een enzym compleet veranderd door er slechts één verandering in aan te brengen. Het nieuwe enzym katalyseert een belangrijke stap in een veelgebruikt chemisch proces. Fraaije zoekt nu samen met partners uit de industrie uit of het enzym buiten het lab aan de verwachtingen voldoet.

prof. Marco Fraaije
prof. Marco Fraaije

In veel chemische reacties is de cofactor NADP+ onmisbaar. Deze verbinding dient om vrijkomende elektronen op te nemen, waardoor de cofactor wordt omgezet in NADPH. ‘Het is een nogal kostbare verbinding, dus voor biotechnologische processen wil je NADPH graag weer regenereren tot NADP+’, legt Fraaije uit. Daar was tot nu toe echter een ingewikkelde chemische reactie voor nodig.

‘We wisten dat er een enzym bestond uit de klasse van de monooxygenases, dat normaal gesproken een zuurstof atoom in een verbinding zet met behulp van NADPH. Maar dit enzym kan ook een reactie uitvoeren waarbij een volledig zuurstof molecuul (O2) wordt gereduceerd tot waterstofperoxide, waarbij tegelijkertijd NADPH in NADP+ wordt omgezet. Alleen verloopt die reactie uiterst traag.’ De biochemici namen het bacteriële gen voor dit enzym en brachten er op specifieke plekken mutaties in aan. ‘We wisten welk deel van het eiwit verantwoordelijk was voor de reactie met zuurstof. Die plekken wilden we veranderen om van een monooxygenase en oxidase te maken.’

Op die manier ontstond er een kleine verzameling mutanten, die zijn onderzocht op hun activiteit. ‘Eentje stak duidelijk boven de rest uit, die kon zeer efficiënt NADPH oxideren tot NADP+, precies zoals we wilden.’ In deze mutant was slechts één aminozuur (aminozuren zijn de bouwstenen van eiwitten) veranderd; een cysteïne werd een aspartaat. ‘Die twee aminozuren lijken sterk op elkaar. Het verschil bestaat uit slechts drie atomen, terwijl het complete enzym uit ongeveer 45.000 atomen atomen bestaat.’

.
.

Dit nieuwe enzym katalyseert de reactie die van NADPH weer NADP+ maakt, en daarvoor alleen zuurstof nodig heeft. Het enige bijproduct is waterstofperoxide. ‘En we hebben geen andere chemicaliën nodig, alleen het enzym. Daarmee is deze reactie erg aantrekkelijk voor gebruik in industriële processen.’ De bevindingen zijn begin december gepubliceerd in het tijdschrift Journal of the American Chemical Society.

Fraaije werkt inmiddels samen met twee verschillende bedrijven, om te zien of het geslaagde laboratoriumexperiment ook in de praktijk van de chemische industrie werkt. ‘Een ander voordeel van dit enzym is dat het stabiel is bij hoge temperaturen en in verschillende oplosmiddelen. Er bestaan ook natuurlijke enzymen die deze reactie katalyseren, maar die zijn niet stabiel genoeg voor gebruik in een industriële setting.’

De onderzoeksgroep van Marco Fraaije is onderdeel van het Groningen Biomolecular Sciences and Biotechnology Institute (GBB), Faculteit Wiskunde en Natuurwetenschappen, Rijksuniversiteit Groningen.

Referentie: Finding the Switch: Turning a Baeyer-Villiger Monooxygenase into a NADPH Oxidase. Patrícia B. Brondani , Hanna M. Dudek , Christian Martinoli , Andrea Mattevi , and Marco W. Fraaije . J. Am. Chem. Soc., DOI: 10.1021/ja508265b

Laatst gewijzigd:10 juni 2015 12:56
View this page in: English

Meer nieuws

  • 18 maart 2024

    VentureLab North helpt onderzoekers op weg naar succesvolle startups

    Het is menig onderzoeker al overkomen. Tijdens het werken vraag je je opeens af: zou dit niet ontzettend nuttig zijn voor de mensen buiten mijn onderzoeksveld? Er zijn allerlei manieren om onderzoeksinzichten te verspreiden. Denk bijvoorbeeld aan...

  • 04 maart 2024

    Een plantaardige sensor

    In Makers van de RUG belichten we elke twee weken een onderzoeker die iets concreets heeft ontwikkeld: van zelfgemaakte meetapparatuur voor wetenschappelijk onderzoek tot kleine of grote producten die ons dagelijks leven kunnen veranderen. Zo...

  • 11 december 2023

    Join the 'Language and AI' community

    As a part of the Jantina Tammes School, the 'Language and AI' theme is an interdisciplinary initiative that aims to encourage collaboration among academics, PhD candidates, students, and industry representatives who share a keen interest in the...