Novel halohydrin dehalogenases by protein engineering and database mining
| Promotie: | Dhr. M. Schallmey |
| Wanneer: | 11 december 2015 |
| Aanvang: | 11:00 |
| Promotor: | prof. dr. D.B. Janssen |
| Waar: | Academiegebouw RUG |
| Faculteit: | Science and Engineering |
Nieuwe enzymvarianten gezocht en onderzocht
Eén enkele bacteriële cel bevat duizenden enzymen die vele conversies uitvoeren aan een grote diversiteit van chemische verbindingen. Dit etaleert dat enzymen een verbluffende selectiviteit ten toon spreiden. De huidige synthetische chemie maakt gebruik van deze selectiviteit, onder andere in de productie van zogenaamde fine chemicals, zoals farmaceutische producten of hun precursors.
Wat dat betreft zijn halohydrine dehalogenases uitermate geschikte biokatalysatoren, omdat ze in staat zijn om diverse chemisch uiteenlopende verbindingen met nieuwe koolstof-koolstof, koolstof-stikstof of koolstof-zuurstof bindingen te vormen. De selectieve vorming van nieuwe koolstof-koolstof bindingen door deze enzymen is vooral interessant, omdat de traditionele organisch chemische reacties erg ingewikkeld zijn.
Wild-type enzymen zoals HheC van Agrobacterium radiobacter AD1 zijn vaak niet direct toepasbaar en moeten daarom door protein engineering geschikt gemaakt worden voor industriële processen. Marcus Schallmey onderzocht twee sterk gemodificeerde HheC varianten met 37 mutaties. De enzymen werden gekarakteriseerd en gekristalliseerd om de effecten van de mutaties op de activiteit en stabiliteit te verklaren.
In een succesvolle poging om een hogere koolstof-koolstof binding vormende activiteit te bereiken, werd een enkele mutatie in HheC geïntroduceerd die in andere enzymen verondersteld wordt hogere activatie te veroorzaken. Daarnaast werd een aantal varianten gecreëerd met verbeterde of tegenovergestelde selectiviteit ten opzichte van het wild-type enzym.
Naast mutagenese strategieën onderzocht Schallmey de natuurlijke diversiteit van deze enzymfamilie onderzocht, wat resulteerde in de ontdekking van 37 nieuwe enzymen. Samenvattend laten de resultaten die Schallmey in zijn proefschrift presenteert zien dat nieuwe enzymen kunnen worden gevonden door zowel protein engineering of door gebruik te maken van de natuurlijke diversiteit.
Marcus Schallmey verrichtte zijn promotieonderzoek bij de afdeling Biotechnologie van het Groningen Biomolecular Sciences and Biotechnology Institute (GBB). Hij is inmiddels wetenschappelijk staflid aan de TU Braunschweig (Duitsland).