Molecular redesign of Baeyer-Villiger monooxygenases. Understanding and
improvement of their biocatalytic properties
Datum: 05 september 2008
Promotie: D.E. Torres Pazmino, 16.15 uur, Academiegebouw, Broerstraat
5, Groningen
Proefschrift: Molecular redesign of Baeyer-Villiger monooxygenases.
Understanding and improvement of their biocatalytic properties
Promotor(s): prof.dr. M.W. Fraaije en prof.dr. D.B. Janssen
Faculteit: Wiskunde en Natuurwetenschappen
Moleculair (her)ontwerpen van Baeyer-Villiger monooxygenases: het
begrijpen en verbeteren van hun biokatalytische eigenschappen
Baeyer-Villiger monooxygenases (BVMOs) zijn enzymen die de omzetting
van ketonen naar esters katalyseren. BVMOs bevatten een flavine
cofactor (=vitamine B2 derivaat) en zijn voor activiteit afhankelijk
van NADPH en zuurstof. Onderzoek heeft uitgewezen dat deze enzymen
verschillende oxidatie reacties uiterst regio- en/of enantioselectief
kunnen uitvoeren (beter en selectiever dan bestaande chemische
methodes). Dit geeft aan dat BVMOs van grote waarde kunnen zijn voor
de synthese van interessante fijn-chemicaliën.
Centraal in het proefschrift van Danny Torres Pazmiño staat het enzym
fenylaceton monooxygenase (PAMO). PAMO is een thermostabiel enzym dat
voornamelijk kleine aromatische substraten oxideert. Aan het begin van
dit onderzoek werd de ruimtelijke structuur van dit enzym opgehelderd.
Mede hierdoor konden aminozuren geïdentificeerd worden die van belang
waren voor de specifieke activiteit van dit enzym. Door het veranderen
van enkele aminozuren hebben we PAMO zodanig aangepast dat het nieuwe
omzettingen katalyseert. Een voorbeeld hiervan is de omzetting van
indool in de kleurstof indigo blauw. Daarnaast is er ook gekeken naar
het werkingsmechanisme van dit enzym. Een specifiek aminozuur, een
arginine, in het actieve centrum van het enzym blijkt een essentiële
rol te spelen in verschillende reactiestappen.
Het toepassen van BVMOs op grote schaal wordt bemoeilijkt doordat deze
enzymen afhankelijk zijn van het dure NADPH. Om dit probleem te
verhelpen, hebben wij verschillende BVMOs gefuseerd aan een ander
enzym, fosfiet dehydrogenase. Dit enzym is in staat om NADPH te
regeneren ten koste van het goedkope fosfiet. Met behulp van kleine
hoeveelheden NADPH konden deze artificiële bifunctionele BVMOs
efficiënte reacties uitvoeren.
Danny Torres Pazmiño (Ecuador, 1979) studeerde scheikunde in
Groningen. Het onderzoek werd uitgevoerd bij het Groningen
Biomolecular Sciences and Biotechnology Institute. Torres Pazmiño gaat
door als postdoc bij hetzelfde instituut.
Rijksuniversiteit Groningen