Design and directed evolution of enzymes for iminium biocatalysis
| Promotie: | Dhr. G. (Guangcai) XU |
| Wanneer: | 28 juni 2022 |
| Aanvang: | 09:00 |
| Promotors: | prof. dr. G.J. (Gerrit) Poelarends, prof. dr. W.J. (Wim) Quax |
| Waar: | Academiegebouw RUG |
| Faculteit: | Science and Engineering |
Nuttige 'nieuw-naar-natuurlijke' enzymen door iminium biokatalyse
Organokatalyse is in de afgelopen twee decennia uitgegroeid tot een nieuwe pijler van asymmetrische katalyse. Vooral iminiumkatalyse is een zeer veelzijdige manier van katalyse die de functionalisering van carbonylverbindingen mogelijk maakt. Het ontwikkelen van enzymen om iminiumkatalyse uit te voeren breidt de biokatalytische toolbox uit en ontgrendelt daarmee enzymatische versies van door mensen uitgevonden belangrijke synthetische carbonyltransformaties. Bovendien biedt de arena van iminium biokatalyse mogelijkheden om synthese in water uit te voeren, heeft het door middel van gerichte evolutie de potentie om katalysatoren te leveren met ongeëvenaarde efficiëntie en selectiviteit, en maakt het duurzame productie van biologisch afbreekbare katalysatoren door middel van fermentatie mogelijk.
De toepassing van biokatalyse bij het overwinnen van uitdagende synthese vereist de constante input van nieuwe enzymen. Het proefschrift van Guangcai Xu maakte gebruik van gerichte evolutie geleid door katalytische promiscuïteit om een reeks enzymen te ontwikkelen om iminiumkatalyse uit te voeren. Iminiumkatalyse is een krachtige katalysemethode die voortkomt uit organokatalyse. Er zijn drie van dergelijke iminium-biokatalysatoren gecreëerd: een cofactor-onafhankelijke peroxygenase die enantiocomplementaire epoxidatiereacties bereikt, en twee efficiënte Michaelasen, één gebaseerd op een klasse I aldolase DERA en de andere gebaseerd op een kunstmatig tandem-gefuseerd tautomerase-enzym. Deze ontwikkelingen illustreren de kracht van het combineren van chemomimetisch enzymontwerp en gerichte evolutie om synthetisch bruikbare nieuw-naar-natuurlijke enzymen te creëren.