Biocatalytic engineering of phenylalanine aminomutase
Promotie: dhr. B. Wu, 13.15 uur, Academiegebouw, Broerstraat 5, Groningen
Proefschrift: Biocatalytic engineering of phenylalanine aminomutase
Promotor(s): prof.dr. D.B. Janssen
Faculteit: Wiskunde en Natuurwetenschappen
PAM-enzym veelbelovend voor biotechnologische synthese van taxol
Bian Wu onderzocht de biotechnologische toepassingen van het enzym PAM (phenylalanine aminomutase) uit de plant Taxus chinensis. PAM katalyseert de omzetting van α-fenylalanine in β-fenylalanine, een belangrijke stap in de biosynthese van de N-benzoyl fenylisoserinoyl-zijketen van het antikankermedicijn taxol.
PAM heeft een hoge enantioselectiviteit voor β-aminozuren. Dat wil zeggen dat slechts één van spiegelbeeldvarianten van het molecuul wordt gemaakt. Het grote substraatbereik van het enzym maakt het bovendien ook mogelijk onnatuurlijke β-aminozuren enantiomeerzuiver te produceren. Wu verrichtte uitgebreid onderzoek naar de mogelijkheid om dit enzym biotechnologisch toe te passen. Hoewel nog niet alle technische problemen zijn opgelost, wordt uit deze studie duidelijk dat PAM veelbelovend is voor de bereiding van enantiomeerzuivere β-aminozuren.
Bian Wu (China, 1982) studeerde farmacie in Groningen. Het onderzoek werd uitgevoerd bij de afdeling biochemie van de RUG. Het werd financieel gesteund door door het ministerie van Economische Zaken en door NWO. Wu gaat verder als postdoc in dezelfde onderzoeksgroep.
This thesis covers the mechanistic studies, biocatalytic applications and protein engineering of a MIO-based phenylalanine aminomutase (PAM). PAM from Taxus chinensis catalyzes the conversion of α-phenylalanine to β-phenylalanine, an important step in the biosynthesis of the N-benzoyl phenylisoserinoyl side chain of the anticancer drug taxol. PAM exhibits high enantioselectivity towards β-amino acids and its broad substrate scope has been exploited for the production of non-natural enantiopure β-amino acids. We describe a novel synthetic strategy for the biocatalytic production of several (R)-β-amino acids which is based on the finding that ring-substituted (E)-cinnamic acids can serve as a substrate in PAM-catalyzed ammonia addition reactions. Studies on the scope of the system are reported, together with the efforts to determine the factors governing the kinetic parameters and product distribution. In addition, we exploited the use of PAM for the preparation of the (S)-β-amino acids from the corresponding racemates. In this process, PAM catalyzes the stereoselective isomerization of (R)-β-phenylalanines to (S)-α-phenylalanines, which are in situ transformed to cinnamic acids by phenylalanine ammonia lyase (PAL). Furthermore, we have identified a single active-site residue important for substrate selectivity in the MIO-based aminomutases. By replacing the active site residue Cys107 with Ser in PAM, the enzyme gained tyrosine aminomutase activity while retaining PAM activity and high enantioselectivity. This engineered enantioselective tyrosine aminomutase may prove to be useful for the synthesis of enantiopure β-tyrosine and its derivatives. While still challenges lie ahead, PAM has proven to be a promising tool for the preparation of enantiomerically pure β-amino acids.
Laatst gewijzigd: | 13 maart 2020 01:14 |
Meer nieuws
-
08 oktober 2025
Niet elk plastic hoeft bio-based of afbreekbaar te zijn
Per persoon gooien we zo’n 33 kilo plastic verpakkingsmateriaal weg per jaar. Hoogleraar polymeerchemie Katja Loos werkt aan een duurzamere toekomst voor plastics - door te kijken naar meer dan alleen het materiaal zelf.
-
06 oktober 2025
De genAI bubbel zal barsten, maar geef AI niet op!
'Mensen blijven maar zeggen dat generatieve AI een universele tool is die veel meer kan,’ zegt Michael Biehl, hoogleraar Machine Learning. ‘Maar vroeg of laat zal de genAI-bubbel barsten,’ stelt hij. Maar dat betekent niet dat we alle AI maar met het...
-
01 oktober 2025
In de Wetenschap-podcast: Ajay Kottapalli over zeehondensnorharen en ultragevoelige sensoren
'In de Wetenschap' is de podcast van de Rijksuniversiteit Groningen. In deze aflevering hebben we Ajay Kottapalli te gast, universitair hoofddocent aan het Engineering and Technology Institute Groningen en medeoprichter van de start-up Sencilia.