Promotie dhr. G.C. Crismaru: Discovery and properties of enzymes for biocatalytic production of β-amino acids

Promotie: dhr. G.C. Crismaru

Proefschrift: Discovery and properties of enzymes for biocatalytic production of β-amino acids

Promotor(s): prof.dr. D.B. Janssen, prof.dr. B.W. Dijkstra

Faculteit: Wiskunde en Natuurwetenschappen

Op zoek naar enzymen die β-aminozuren kunnen omzetten

Ciprian Crismaru deed onderzoek naar de enzymatische synthese van β-aminozuren. Dat zijn aminozuren die wel in de natuur voorkomen, maar niet (zoals α-aminozuren) als bouwsteen van eiwitten dienst doen. β-aminozuren zijn in de natuur vaak signaalstoffen of regulatoren. Door hun biologische activiteit kunnen ze medicinale werking hebben. De resultaten van het onderzoek kunnen bijdragen aan de ontwikkeling van een moleculaire gereedschapskist voor de biokatalytische productie van β-aminozuren.

De synthese van β-aminozuren kan worden gedaan met chemische of met enzymatische processen. Het onderzoek van Crismaru is vooral gericht op de enzymatische synthese van β-aminozuren, omdat dat aanzienlijke voordelen heeft ten opzichte van de chemische processen. Enzymatische synthese heeft een hoge enantio- en regio-selectiviteit, en wordt uitgevoerd onder milde reactie condities met een kleine hoeveelheid katalysator.

Een elegante manier om te zoeken naar enzymen die β-aminozuren kunnen omzetten, is met verrijkingsexperimenten. Crismaru beschrijft in zijn proefschrift de isolatie van 18 bacteriële stammen die β-alanine, β-glutamaat, β-asparagine, β-leucine, β-phenylalanine, D- asparaginezuur en β-tyrosine kunnen afbreken. In enkele van deze culturen ging hij op zoek naar nieuwe deamineringsenzymen.

Het enzym dat geassocieerd werd met β-phenylalanine afbraak bleek een aminotransferase (VpAT). Het gen dat voor VpAT codeert werd gekloneerd en het enzym biochemisch gekarakteriseerd. Onder andere werden de substraatspecificiteit, het reactiemechanisme en de kristalstructuur bepaald.

Bovendien is een ander β-phenylalanine aminotransferase homoloog (MesAT) onderzocht voor vergelijkende functionele en structurele studies. In tegenstelling tot de voorgaande enzymatische processen is een totaal verschillend deamineringsmechanisme betrokken bij het metabolisme van β-valine. Een op een lyase-reactie gebaseerde deamineringsroute is gevonden. Chrismaru geeft een genetische analyse van de veronderstelde β-valine reactiepad. Een nieuw type lyase, dat reageert met het CoA-conjugaat van β-valine en gerelateerd is aan enoyl-CoA hydratasen, katalyseert de deaminerings-reactie.

Het onderzoek van Ciprian Crismaru werd uitgevoerd aan het Groningen Biomolecular Sciences and Biotechnology Institute (GBB) van de RUG. Crismaru gaat door met onderzoek als postdoc.