Promotie dhr. H. Raj: Engineering and biocatalytic applications of methylaspartate ammonia lyase. Asymmetric synthesis of aspartic acid derivatives

Promotie: dhr. H. Raj, 14.30 uur, Academiegebouw, Broerstraat 5, Groningen

Proefschrift: Engineering and biocatalytic applications of methylaspartate ammonia lyase. Asymmetric synthesis of aspartic acid derivatives

Promotor(s): prof.dr. G.J. Poelarends, prof.dr. W.J. Quax

Faculteit: Wiskunde en Natuurwetenschappen

Nieuwe milieuvriendelijke syntheseroute voor niet-natuurlijke aminozuren

Het onderzoek van Hans Raj heeft een nieuwe, schone en milieuvriendelijke syntheseroute opgeleverd voor verschillende niet-natuurlijke aminozuren die met de traditionele chemische methoden moeilijk zijn te synthetiseren. Raj heeft hiertoe het enzym methylaspartaat ammonia-lyases (MAL), dat de synthese van aminozuren kan faciliteren, zo aangepast dat het bij meer reacties als katalysator kan worden ingezet. Deze nieuwe biokatalytische methodologie biedt interessante mogelijkheden voor de ‘groene’, milieuvriendelijke synthese van een groot scala aan gesubstitueerde asparaginezuren, wat waardevolle stoffen zijn voor neurobiologisch onderzoek en chirale uitgangsstoffen voor farma- en neutriceutica.

Aminozuren zijn belangrijke stoffen voor biologisch onderzoek en interessante uitgangsstoffen voor de productie van lage-calorie zoetstoffen en medicijnen. Tot op heden is de synthese van optisch zuivere aminozuren lastig en tijdrovend met behulp van traditionele, organisch chemische methoden. Een belangrijk, competitief alternatief voor de synthese van optisch zuivere aminozuren wordt geboden door de toepassing van enzymen, zoals MAL. In zijn natuurlijke vorm katalyseert MAL de additie van ammonia aan 2-methylfumaarzuur, wat 3-methylasparaginezuur als product oplevert. Helaas vertoont MAL geen enkele katalytische activiteit met niet-natuurlijke substraten zoals grote alkylamines, complexe aryloxyfumaraten en monocarbonzuren zodat het ongeschikt is voor biotechnologische toepassingen.

In zijn proefschrift beschrijft Raj het onderzoek naar het verhogen van de diastereoselectiviteit van MAL - en de hoeveelheid substraten die dit enzym accepteert - door middel van het aanbrengen van gerichte mutaties (structure-based engineering). Hij beschrijft voorbeelden van verhoging van de diastereoselectiviteit van wild-type MAL en ook toepassingen van de gemuteerde MALs in de stereoselectieve synthese van optisch zuivere asparaginezuurderivaten. Bovendien wist hij op deze manier de hoeveelheid substraten die door MAL wordt geaccepteerd succesvol te verhogen. De bruikbaarheid van deze gemuteerde MALs toonde hij vervolgens aan door ze toe te passen bij de synthese van diverse nieuwe asparaginezuurderivaten.

Hans Raj deed zijn promotieonderzoek bij de vakgroep Pharmaceutical Biology, Groningen Research Institute of Pharmacy, waar hij inmiddels als postdoc werkt. Het onderzoek maakte deel uit van het B-Basic consortium, dat is gericht op het vinden van nieuwe biokatalysatoren in het milieu of het versleutelen van bekende enzymen voor de productie van niet-natuurlijke aminozuren. Het onderzoek werd gefinancierd door NWO (VENI grant 700.54.401, VIDI grant 700.56.421, ECHO grant 700.59.042), en het Ministerie van Economische Zaken en de B-Basic partner organisaties (www.b-basic.nl).