Haloalkane dehalogenases in biocatalysis: kinetic resolution and beyond

Promotie: mw. A. Westerbeek, 12.45 uur, Academiegebouw, Broerstraat 5, Groningen

Proefschrift: Haloalkane dehalogenases in biocatalysis kinetic resolution and beyond

Promotor(s): prof.dr. D.B. Janssen, prof.dr. B.L. Feringa

Faculteit: Wiskunde en Natuurwetenschappen

Biokatalysatoren voor kostbare enantiozuivere farmaceutische bouwstenen

Haloalkaan dehalogenases zijn enzymen die mogelijk in de zuivering van vervuild grondwater of in de recycling van bijproducten van de synthese van verschillende bulkchemicaliën toegepast kunnen worden. Ze katalyseren de omzetting van een halogeengroep naar een alcoholgroep. Deze eiwitten, die voor het eerst geïsoleerd werden in de jaren 80 door Groningense wetenschappers, accepteren zeer veel verschillende moleculen als substraten. Omdat ze bovendien vaak enantioselectief zijn, zijn ze ook interessant voor de biotechnologie. Ze kunnen functioneren als biokatalysator in de productie van dure enantiozuivere bouwstenen voor bijvoorbeeld de medicinale chemie.

Het onderzoek uit het proefschrift van Alja Westerbeek beschrijft de enantioselectieve omzetting van verschillende stoffen, zoals alpha -haloamides en alpha -haloesters, door haloalkaan dehalogenases. Deze chirale substraten worden dikwijls omgezet met hoge E-waardes, resulterende in slechts één van de twee enantiomeren van het product, echter met inversie van configuratie. De hoge enantioselectiviteit met a -haloamides werd verder onderzocht en verklaard met behulp van MD-simulaties. Een standaard kinetische resolutie levert een maximale opbrengst van 50% substraat en 50% product op. Om deze opbrengst van 50% te verhogen werd het substraat in situ geracemiseerd met behulp van een non-toxisch polymeer, om zo een dynamisch kinetisch resolutie proces te creëren met een opbrengst van 78% voor alpha -hydroxyamides. Ook resulteerde een zogenoemd enantioconvergent proces waarin kinetische resolutie werd gecombineerd met chemische vervolgstappen, in opbrengsten van maximaal 98% voor verschillende enantiozuivere N-, O- en S-gesubstitueerde amides. Samenvattend demonstreert dit werk dat haloalkaan dehalogenases inderdaad kunnen worden toegepast voor de productie van interessante enantiozuivere chemicaliën.

Alja Westerbeek (Meppel, 1983) studeerde scheikunde in Groningen. Het onderzoek werd uitgevoerd bij de afdeling Biochemie en gefinancierd door B-Basic. Westerbeek is na afronding van het onderzoek gaan werken bij Janssen Biologics BV Leiden.