Artificial metalloenzymes

Artificiële metaalenzymen combineren het beste uit twee werelden

Jeffrey Bos deed onderzoek naar artificiële metaalenzymen. Dat zijn katalysatoren die bestaan uit een biologisch molecuul dat gecombineerd is met een metaalcomplex. Verwacht wordt dat dergelijke katalysatoren  nuttig kunnen zijn bij de productie van geneesmiddelen.

In de natuur wordt een groot deel van de chemische transformaties uitgevoerd door complexe moleculen, die bekend staan als enzymen. Deze enzymen produceren vaak bouwstenen met een molecuulstructuur van één spiegelbeeld. Het produceren van bouwstenen van slechts één spiegelbeeld is belangrijk voor het maken van medicijnen.

Natuurlijke enzymen kunnen echter slechts een gelimiteerde set van deze transformaties uitvoeren. Homogene katalyse, vaak gebruikt in organische chemie, kan een veel bredere set aan transformatie uitvoeren, maar niet altijd van één spiegelbeeld. Artificiële metaalenzymen maken gebruik van de voordelen van de twee eerder genoemde katalysatoren en combineert deze tot een. Zo’n katalysator bestaat uit een biomolecuul en een metaalcomplex. Toepassing van deze katalysatoren is al zeer succesvol gebleken, echter het aantal biomoleculen dat beschikbaar is voor de constructie van artificiële metaalenzymen is beperkt.

Bos beschrijft in zijn proefschrift een nieuwe benadering voor ontwikkeling en constructie van artificiële metaalenzymen. Een actieve centrum, waar de chemische transformatie plaats vindt, werd gecreëerd op een interface van een eiwit dat bestaat uit twee gelijk delen. Hiervoor werd het eiwit LmrR gebruikt. Twee benaderingen om het metaalcomplex te verankeren aan LmrR werden gedemonstreerd, namelijk op een covalente en niet-covalente manier. De artificiële metaalenzymen die hieruit ontstonden, konden verschillende katalytische transformaties uitvoeren waarbij zeer goede resultaten werden behaald. Dat wil zeggen dat een hoog percentage van een spiegelbeeld werden gevormd. Een verdere studie van deze katalysatoren gaf een beter inzicht hoe deze transformaties uitgevoerd werden.

Het onderzoek van Jeffrey Bos werd uitgevoerd bij het Stratingh Institute for Chemistry en gefinancierd door de National Research School Combination Catalysis Controlled by Chemical Design (NRSC-Catalysis). Bos gaat verder als postdoc aan Princeton University (USA).