Rational design of flavoprotein oxidases for biocatalytic valorization of lignin-derived monomers
| Promotie: | Dhr. Y. (Yiming) Guo |
| Wanneer: | 30 mei 2023 |
| Aanvang: | 14:30 |
| Promotor: | prof. dr. ir. M.W. (Marco) Fraaije |
| Copromotor: | dr. A.M.W.H. (Andy-Mark) Thunnissen |
| Waar: | Academiegebouw RUG |
| Faculteit: | Science and Engineering |
Nieuwe technieken om waardevolle grondstoffen te maken van lignine
Lignine, de verbinding die hout zijn sterkte geeft, is de op één na meest voorkomende biologische polymeer op aarde, en kan daarom een belangrijk rol spelen in de productie van belangrijke organische moleculen die we nu nog uit fossiele bronnen halen. Het maken van nuttige moleculen uit een biologische grondstof heet bioraffinage. Een veelbelovende strategie voor de bioraffinage van lignine is biokatalytise.
Het promotieonderzoek van Yiming Guo richtte zich op de productie van waardevolle chemicaliën via biokatalytische valorisatie van fenolische verbindingen uit lignine. VAO (vanillyl alcohol oxidase)-type oxidasen zijn biokatalysatoren die fenolen uit lignine kunnen modificeren. Mechanistische studies van het prototype VAO hebben aangetoond dat zich tijdens de reactie een tijdelijk tussenproduct vormt, een chinonmethide, dat verschillende oxidatiereacties mogelijk maakt.
Guo had als doel om robuuste VAO-type enzymen te ontwikkelen die selectief verschillende van lignine afgeleide fenolen konden oxideren tot waardevolle chemicaliën. Hiervoor is het enzym eugenol oxidase uitgebreid onderzocht voor het afstemmen van de stabiliteit, chemoselectiviteit en activiteit door middel van sequentie-, structuur- en computerondersteunde enzyme engineering. Guo ontwikkelde hele cel- of enzymcascadereacties om nieuwe stoffen te genereren, uitgaande van alkylfenolen uit lignine. Bovendien heeft hij een nieuwe benadering ontwikkeld voor het uitvoeren van biokatalytische oxidatieve aminering via een "enzym-gevangen chinonmethide". Dit breidt het katalytische repertoire van VAO-type oxidasen uit en biedt nieuwe mogelijkheden voor het valoriseren van lignine.
Yiming Guo verrichtte zijn promotieonderzoek bij de afdeling Biotechnologie van het Groningen Biomolecular Sciences and Biotechnology Institute (GBB) met financiering via de Chinese Scholarship Council.