Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek

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