Natural diversity and catalytic mechanisms of 1- and 4 3 -ketosteroid
dehydrogenases from actinomycetal origin
Datum: 25 november 2011
Promotie: dhr. J. Knol, 12.45 uur, Aula Academiegebouw, Broerstraat 5,
Groningen
Proefschrift: Natural diversity and catalytic mechanisms of 1- and 4 3
-ketosteroid dehydrogenases from actinomycetal origin
Promotor(s): prof.dr. L. Dijkhuizen
Faculteit: Wiskunde en Natuurwetenschappen
3D-structuren van een KSTD-enzym opgehelderd
3-Ketosteroid dehydrogenase (KSTD) enzymen katalyseren de introductie
van een dubbele binding in de steroidenstructuur. Jan Knol heeft met
behulp van kristallografie de (model) 3D-structuren van een KSTD-enzym
opgehelderd. Dit heeft ook geresulteerd in inzicht in de
reactiemechanismen van de twee verschillende type KSTD-enzymen en in
identificatie van de katalytische belangrijke (kandidaat)
aminozuurresiduen. Deze inzichten zouden gebruikt kunnen worden om
nieuwe behandelvormen te vinden tegenM. tuberculosis, de veroorzaker
van tuberculose.
De dubbele binding in steroiden kan op twee plaatsen in de
steroidstructuur geìntroduceerd worden. Hhiervoor zijn twee type
3-ketosteroid dehydrogenases verantwoordelijk (Delta1- en Delta4
3-ketosteroid dehydrogenases). Uit het onderzoek van Knol blijkt dat er
een grote natuurlijke diversiteit is aan 3-ketosteroid dehydrogenases
(KSTDs) in bacteriën zoalsRhodococcus,Mycobacteriumen andere soorten
uit dezelfde familie. De ketosteroiddehydrogenases kunnen op basis van
hun verwantschap in aminozuursequentie in duidelijke clusters worden
verdeeld. Verschillende enzymen uit deze clusters zijn door Knol
biochemisch gekarakteriseerd en vertonen verschillen in hun
substraatspecificiteit. De biochemische data geven inzicht in de
fysiologische functie van de 3-ketosteroid dehydrogenases. Een van de
KSTD-enzymen (KSTD3 vanRhodococcus erythropolisSQ1) blijkt betrokken
bij de afbraak van cholesterol en heeft een voorkeur voor verzadigde
steroiden. Een orthologe KSTD (RV3537) inMycobacterium
tuberculosisvertoont dezelfde substraatspecificiteit. Deze resultaten
impliceren dat verzadigde steroiden intermediaire producten zijn in de
cholesterol afbraakroute, terwijl de literatuur zich meer richtte op
onverzadigde steroiden. In de literatuur staat al beschreven dat de
mogelijkheid vanM. tuberculosisom cholesterol af te breken ook
belangrijk is voor de pathogeniciteit vanM. tuberculosis. Behalve de
industriële toepassing van deze enzymen (in de productie van steroiden
toepasbaar in de farmaceutische industrie) zijn de enzymen dus ook
interessant voor de medische wereld: de ontwikkeling van remmers tegen
KSTD die als medicijnen gebruikt kunnen worden om tbc te bestrijden.
Jan Knol (Oude Pekela, 1981) studeerde studeerde biologie aan de
Rijksuniversiteit Groningen, waar hij zijn promotieonderzoek uitvoerde
bij de onderzoeksgroep Microbiële Fysiologie, van de onderzoeksschool
Groningen Biomolecular Sciences and Biotechnology Institute (GBB). Het
werd gefinancierd door het Ministerie van Economiesche Zaken en de
B-Basic partners, een publiek private samenwerking van NWO-ACTS.
Industrieel partner was MSD (voormalig Organon). Inmiddels is hij
werkzaam als patent scientist bij Monsanto.
Jan Knol has researched the 3-Ketosteroid dehydrogenases (KSTDs),
flavoproteins that play a key role in sterol degradation by katalyzing
the desaturation of steroids. Introduction of a double bond at position
C1-C2 (3-keto-steroid Delta1-dehydrogenase) or C4-C5 (3-ketosteroid
Delta4-dehydrogenase) is catalyzed by D1 KSTD and D4 KSTD
enzymes, respectively.
Laatst gewijzigd: 15 november 2011 12:10
Rijksuniversiteit Groningen