Synthetic studies of archaeal lipids and related long-chain isoprenoids

Synthese van moleculen uit bijzondere celmembraan

Archaea zijn geclassificeerd als een individueel domein van het leven in 1977, en is het minst bekende van alle 3 de domeinen. Hoewel veel soorten archaea floreren onder “normale” condities, zijn ze het meest bekend vanwege hun vermogen om te groeien onder wat men zou kunnen omschrijven als “extreme” condities. Met hulp van essentiële en unieke moleculen en biochemische processen zijn ze in staat om zich aan te passen aan onder meer extreme hitte en kou, hoge of lage zuurgraad en hoge zoutconcentraties.

Het promotieonderzoek van Ruben Andringa richtte zich op één van de belangrijkste aanpassingen die archaea hebben ontwikkeld om te overleven in deze extreme omstandigheden, namelijk hun unieke celmembraan. Anders dan bacteriën en eukaryoten hebben archaea een membraan dat bestaat uit lipiden die het hele membraan overspannen. Dit zijn grote macrocyclische lipiden die het membraan van buiten- tot binnenkant covalent verbonden maken en daarbij extra stijfheid aan het membraan geven. Verder zijn de glycerolen gekoppeld aan (methyl-vertakte) isopreen-eenheden als ethers, in plaats van als esters zoals bij lipiden van bacteriën en eukaryoten. Die vertakkingen en ether-bindingen zorgen ervoor dat de cel aanzienlijk resistenter is tegen hoge temperaturen en een scala van zure en basische condities.

Een groot deel van de biosynthese van deze membraanoverspannende lipiden is de afgelopen jaren al onderzocht en goed beschreven in de literatuur. Over de constructie van de vertakte isoprenen en het koppelen van de staarten aan de glycerolen is al veel bekend. Toch zijn er nog een aantal essentiële biosynthetische transformaties die nog beter onderzocht moeten worden. Een van de meest significante problemen is dat het nog steeds onduidelijk is hoe de ringsturctuur wordt gevormd.

Andringa beschrijft hoe de kunst en wetenschap van totaalsynthese wordt gebruikt als gereedschap om een beter beeld te krijgen van de biosynthese van deze lipiden. Samen met de Driessen microbiologie groep (GBB, Rijksuniversiteit Groningen) heeft hij geprobeerd dit vraagstuk op te lossen. Als organisch chemicus maakte hij moleculen die zijn microbiologie-partners konden gebruiken om de biosynthese-processen te onderzoeken.

Ruben Andringa verrichtte zijn promotieonderzoek bij de afdeling Chemical Biology 2 van het Stratingh Instituut met financiering via NWO. Hij werkt nu als postdoc aan de RUG.

Proefschrift: http://hdl.handle.net/11370/6a77ace0-6f01-4a6d-ab31-62e0e29a0f6d