Insights into the catalytic mechanisms of a 3-ketosteroid Δ¹-dehydrogenase and a β-xylosidase obtained from 3D structures

Enzymstructuren opgelost

In veel gevallen is zien de beste manier om natuurlijke verschijnselen te bevatten. Röntgendiffractie is een bijzonder krachtige methode om de driedimensionale structuur van eiwitten en nucleïnezuren zoals RNA en DNA op atomair niveau zichtbaar te maken. Een kristal van het te onderzoeken materiaal wordt bestraald met Röntgenlicht. Dit levert een ‘diffractiepatroon’ op, waarmee het vervolgens mogelijk is om de driedimensionale structuur van het materiaal te reconstrueren.

Deze methode gebruikte Ali Rohman in zijn promotieonderzoek om de driedimensionale structuur op te helderen van het 3-ketosteroide Δ1-dehydrogenase iso-enzym 1 (Δ1-KSTD1) uit Rhodococcus erythropolis SQ1, en van de β-xylosidase uit de thermofiele bacterie Geobacillus thermoleovorans IT-08 (Xyl). Δ1-KSTD’s zijn belangrijke enzymen omdat ze worden toegepast in de productie van medicijnen en hormonen.

De 3D structuur van Δ1-KSTD1 heeft, samen met aanvullende mutatiestudies, het katalytisch mechanisme van Δ1-KSTDs duidelijk gemaakt. In Mycobacterium tuberculosis, een bacterie die nauw verwant is aan ^{Rhodococcus erythropolis} SQ1, is aangetoond dat de Δ1-KSTD belangrijk is voor de persistentie van de tuberculose infectie. De door Rohman verkregen structuur kan behulpzaam zijn bij het ontwerpen van remmers die wellicht tot nieuwe anti-tuberculose medicijnen ontwikkeld kunnen worden.

β-Xylosidases zijn biotechnologisch gezien interessante enzymen om hemicellulose-bevattende biomassa te vergisten, maar ze worden gewoonlijk geremd door de hoge concentraties monosacchariden die tijdens de vergisting geproduceerd worden. Driedimensionale structuren van Xyl met gebonden L-arabinose en D-xylose inhibitors verklaren waarom dit goede remmers zijn, en wat een goede aanpak zou zijn om het enzym minder gevoelig voor deze remmers te maken.

Het promotieonderzoek van Ali Rohman vond plaats bij de afdeling X-ray Structuurbepaling van het  Groningen Biomolecular Sciences and Biotechnology Institute, met financiering van het Directorate General of Higher Education (DIKTI) en het Ministry of Education and Culture, Republic of Indonesia. Hij werkt nu als Lecturer aan de Universitas Airlangga, Indonesië.

Proefschrift: http://hdl.handle.net/11370/a470afeb-3713-4e03-9ba0-df21e7c48a4d