Engineering hydrolases by growth-based selections
Ontwikkeling van op groei gebaseerde selectiemethoden voor hydrolasen
In haar proefschrift richtte Suzanne Jansen zich op het ontwikkelen van op groei gebaseerde selectiemethoden voor hydrolasen. Zulke selecties koppelen de prestatie van een enzym aan de overlevingskans van bacteriën. Zo’n ‘survival of the fittest’-principe bootst natuurlijke evolutie na in het laboratorium, en heeft als voordelen dat het makkelijk toe te passen is, geen gespecialiseerde apparatuur nodig heeft, en hele populaties in één stap evalueert. Deze selecties heeft zij toegepast op verschillende hydrolasen, die kunnen worden ingezet voor de synthese van aminozuren, de afbraak van plastics, of de afbraak van organofluorverbindingen.
Enzymen zijn biologische katalysators: eiwitten die chemische reacties met grote precisie kunnen versnellen. Hydrolasen zijn enzymen die water inzetten om een binding te breken. Omdat ze makkelijk te produceren zijn en geen cofactors nodig hebben, zijn ze bijzonder interessant voor industriële toepassingen. Sommige hydrolasen worden bijvoorbeeld gebruikt in wasmiddelen om vlekken te verwijderen. Toch zijn veel hydrolasen niet meteen toepasbaar in de industrie; ze werken te langzaam, accepteren niet de gewenste substraten, of zijn instabiel onder procesomstandigheden.
Om de eigenschappen van biomoleculen zoals hydrolasen te verbeteren, wordt gebruik gemaakt van gestuurde evolutie, een proces dat bestaat uit drie stappen: (1) veel enzym-varianten maken; (2) de beste enzym-varianten (hits) identificeren; (3) de hits amplificeren en, indien gewenst, gebruiken als nieuw startpunt voor de volgende ronde van gestuurde evolutie. Aangezien in stap één gemakkelijk duizenden tot miljoenen varianten gemaakt kunnen worden, wordt stap twee gezien als de limiterende factor – het één-voor-één checken van elke enzym-variant (screening) vergt veel tijd.