Koper-histidine-complexen imiteren natuurlijk enzym
10 mei 2005
NWO-promovendus Gerbrand Mesu heeft een systeem gemaakt dat
oxidatiereacties kan katalyseren. Daarbij baseerde hij zich op het
enzym galactose-oxidase, dat deze reacties in de natuur katalyseert.
Mesu bouwde het actieve centrum van het enzym na. Het systeem bezit de
katalyserende eigenschappen van het enzym, zonder dat het hele enzym
hoeft te worden nagebouwd. De onderzoeker promoveert op 30 mei aan de
Universiteit Utrecht.
Promovendus Gerbrand Mesu maakte het actieve centrum van het enzym
galactose-oxidase na. Dit enzym is betrokken bij oxidatiereacties van
organische moleculen met moleculaire zuurstof. Mesu bouwde het actieve
centrum van het enzym na door een koper-histidine complex te
immobiliseren in zeoliet Y. Hij deed dit via een
ionenuitwisselingsreactie. De resulterende structuur werd bestudeerd
door gebruik te maken van een combinatie van vijf verschillende
karakteriseringstechnieken.
De promovendus vond dat, afhankelijk van de synthesecondities, twee
verschillende koper-histidine complexen in de zeoliet worden gevormd.
In één van de twee complexen maakt het zeoliet materiaal deel uit van
het complex door een binding met complex aan te gaan. Dit complex
vertoont een sterke structurele gelijkenis met het actieve centrum van
het enzym galactose-oxidase en was ook het meest actief in
oxidatiereacties met waterstofperoxide. De zeoliet creëert als
gastheer een intern chemisch milieu dat duidelijk verschilt van het
extern heersende chemische milieu, waardoor het mogelijk is om in de
zeoliet (gast)complexen te stabiliseren, die buiten de
zeolietstructuur niet zouden kunnen bestaan.
Enzymen zijn de katalysatoren van de natuur. Ze staan bekend om hun
hoge activiteit, efficiëntie en selectiviteit. Daarnaast doen ze hun
werk op een uiterst milieuvriendelijke manier. Dit alles maakt het
interessant om ze ook te gaan gebruiken voor industriële toepassingen.
Het is echter erg moeilijk om enzymen op grote schaal te gebruiken in
de industrie, aangezien het fragiele moleculen zijn die vaak niet
bestand zijn tegen de extreme omstandigheden die worden toegepast in
de industrie.
Een manier om dit probleem op te lossen is het maken van een meer
robuuste, synthetische analoog van het enzym (een zogeheten mimic),
waarbij alleen het belangrijkste deel van het enzym (het actieve
centrum) wordt nagebouwd. Bij het maken van de mimic wordt er zoveel
mogelijk gebruik gemaakt van dezelfde bouwstenen als die in het
actieve centrum van het enzym aanwezig zijn. Daarnaast wordt een
omgeving gemaakt die overeenkomt met die van het enzym.
..................................
Meer informatie:
* drs. J.G. Mesu (UU, Debye Instituut - Anorganische Chemie en
Katalyse)
* t: +31 (0)30 253 73 95, J.G.Mesu@chem.uu.nl
* of prof. dr. ir. B.M. Weckhuysen (promotor)
* t: +31 (0)30 253 43 28, B.M.Weckhuysen@chem.uu.nl
* promotie 30 mei, promotor prof. dr. ir. B.M. Weckhuysen
Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek