Promotie H. Poddar

Structural and functional characterization of tautomerase and aspartase/fumarase superfamily enzymes

Harshwardhan Poddar beschrijft de structurele, functionele en mechanistische karakterisering van drie enzymen die behoren tot de tautomerase en aspartase / fumarase superfamilie van enzymen.

Biokatalyse is een tak van de biochemie die gebruik maakt van het vermogen van een enzym om een substraat op een milieuvriendelijke manier om te zetten in een verbinding met economische waarde. Van enzymen is bekend dat ze complexe chemische reacties in hun actieve centrum kunnen katalyseren en het is belangrijk om de complexiteit van het reactiemechanisme op moleculair niveau te begrijpen. Röntgenkristallografie, een krachtige techniek, wordt veelvuldig gebruikt om de positie te berekenen van individuele atomen van een enzym in de driedimensionale ruimte. Het oplossen van structuren van enzymen in complex met een ligand vertelt ons hoe een verbinding bindt in het actieve centrum en de rol van de verschillende aminozuurresiduen tijdens katalyse. Deze kennis maakt het verder mogelijk enzymen te modificeren voor efficiënte en selectieve katalyse.

4-Oxalocrotonaat tautomerase (4-OT) is een veelzijdig enzym dat in staat is om synthetisch belangrijke C-C-bindingsvormende reacties te katalyseren. Het mechanisme van deze belangrijke reacties is opgehelderd door het oplossen van structuren van het wildtype enzym en geconstrueerde 4-OT-varianten in complex met substraten. Bovendien werd een nieuw lid van de tautomerase-superfamilie, RhCC, geïdentificeerd en werd aangetoond dat het een cofactor-onafhankelijke oxygenatiereactie katalyseert, die voorheen niet werd waargenomen bij enig ander lid van deze superfamilie. Ten slotte werd in de aspartase / fumarase-superfamilie van enzymen een nieuw enzym geïdentificeerd dat C-N-bindingsvormende reacties kan katalyseren, ethyleendiamine-N,N-disuccinezuurlyase (EDDS-lyase) genoemd. Kristalstructuren in complex met substraten en product gaven belangrijke inzichten in het mechanisme en de synthetische mogelijkheden van dit robuuste enzym. Deze drie enzymen hebben hun waarde getoond bij de productie van belangrijke verbindingen zoals bouwstenen voor farmaceutische producten en verschillende voedseladditieven, en het werk dat in dit proefschrift wordt beschreven biedt nieuwe mogelijkheden voor verder onderzoek naar de optimalisatie van de eigenschappen van deze enzymen voor industriële toepassingen.

Promotores Prof.dr. G.J. Poelarends en Prof.dr. W.J. Quax