Thiophenol-based designer enzymes
Nieuwe synthetische bouwstenen voor het creëren van kunstmatige (metallo)enzymen
Chemische reacties vormen de basis van veel processen om ons heen, maar verlopen vaak te traag om efficiënt te gebruiken. Katalysatoren versnellen zulke reacties, en enzymen, eiwitten die als biokatalysatoren werken, doen dit op een precieze en milieuvriendelijke manier. Hun mogelijkheden blijven echter beperkt doordat ze slechts uit twintig natuurlijke bouwstenen bestaan. Kunstmatige enzymen doorbreken deze beperking door nieuwe synthetische bouwstenen toe te voegen die in de natuur niet voorkomen.
In zijn proefschrift richt Mathijs Veen zich op het introduceren van een bijzondere klasse van zulke bouwstenen: thiophenolen. Dit zijn zwavelhoudende groepen met interessante (katalytische) eigenschappen hebben, maar normaal gesproken lastig te gebruiken zijn in synthetische katalyse, onder andere vanwege hun instabiliteit. Door deze groepen in eiwitten in te bouwen, worden hun chemische eigenschappen gecombineerd met de selectiviteit van een enzymen.
Veen onderzocht eerst hoe thiophenolen efficiënt met genetische technieken in het een eiwit konden worden opgenomen. Daarna toonde hij aan dat hun aanwezigheid en positie binnen het eiwit grote invloed heeft op de activiteit en selectiviteit van modelreacties. Ook bleek dat thiophenol-groepen zeer geschikt zijn om metalen, zoals goud, op gecontroleerde wijze te verankeren in een eiwit. Dit leidde tot stabiele kunstmatige metallo-enzymen die complexe reacties konden uitvoeren, inclusief reacties met stereocontrole, iets wat nog niet eerder met goud katalyse in enzymen voorkwam.
Mathijs Veen voerde zijn onderzoek uit bij het Stratingh Institute for Chemistry, afdeling Biomolecular Chemistry and Catalysis, met financiering van het ERC.