From free to fixed: unveiling the impact of covalent FMN attachment in flavoproteins
De invloed van covalente FMN-binding in flavoproteïnen onthuld
Flavoproteïnen zijn bijzondere enzymen die gebruikmaken van kleine hulpmoleculen, FMN of FAD genoemd, om belangrijke reacties uit te voeren waarbij elektronen worden uitgewisseld. Zulke reacties zijn onmisbaar in levende organismen en spelen ook een grote rol in biotechnologische toepassingen.
In dit proefschrift onderzoekt Saniye Kaya flavoproteïnen, in het bijzonder een techniek die “flavin-fixing” wordt genoemd. Deze methode maakt gebruik van een bacterieel enzym, ApbE, dat het FMN-cofactor stevig en op een zeer specifieke manier aan een eiwit kan koppelen. Door kleine herkenningsstukjes in het eiwit te ontwerpen, kan deze binding nauwkeurig worden gestuurd. Zo kunnen enzymen hun cofactor beter vasthouden en efficiënter werken.
In haar onderzoek bekijkt Kaya hoe flavin-fixing de activiteit van enzymen beïnvloedt, welke effecten het heeft op hun lichtgevoelige eigenschappen, en hoe de techniek kan worden toegepast voor eiwitlabeling, de productie van reactieve zuurstofsoorten (ROS) en optogenetica, het aansturen van biologische processen met licht.
Daarnaast laat ze zien hoe deze methode kan worden gebruikt om FMN covalent te koppelen aan verschillende eiwitten, zoals miniSOG en L-lactaatoxidase/dehydrogenase, waarbij zowel de uitdagingen als de strategieën om de enzymprestaties te verbeteren worden besproken, zonder de stabiele cofactorbinding te verliezen.
Tot slot wordt met behulp van massafotometrie, een geavanceerde enkelmolecuultechniek, aangetoond hoe enzymen van vorm kunnen veranderen of uit elkaar kunnen vallen wanneer ze bepaalde moleculen binden. Dit biedt nieuwe inzichten in het mogelijke mechanisme achter het intrigerende verschijnsel van “enhanced enzyme diffusion.”