Promotie S. (Sara) Russo

Verkenning en engineering van een nitroreductase voor duurzame farmaceutische synthese

Nitroreductases (Nrs) zijn NAD(P)H-afhankelijke flavoenzymen die nitroaromatische verbindingen in arylamines omzetten via nitroso en hydroxylamine tussenproducten. Ze gebruiken niet-covalent gebonden FMN als prothetische groep en een nicotinamide cofactor, NAD(P)H, als elektronendonor. Vanwege hun brede substraat bereik zijn er in meerdere vakgebieden toepassingen voor deze enzymen gevonden, zoals bioremediatie, cel visualisatie en pro-drug activatie.

Over de laatste jaren zijn de veelzijdige toepassingen van nitroreductases verder uitgebreid met de synthese van kostbare farmaceutische verbindingen zoals aromatische en alifatische amides, azoxy en azobenzenen, en N-heterocyclische verbindingen. Het was ons doel om de bestaande “toolbox” van nitroreductases verder uit te breiden voor de efficiënte synthese van farmaceutisch relevante verbindingen, en om een beter begrip te krijgen van hun katalytisch mechanisme en substraatspecificiteit. Deze thesis bespreekt de meest recente ontwikkelingen in het gebruik van nitroreductases als bio-katalysatoren voor amine formatie (Hoofdstuk 1) en bied een uitgebreide karakterisering van een nieuwe nitroreductase uit Bacillus tequilensis genaamd BtNR. Het substraatbereik van dit enzym (Hoofdstuk 2) en de biochemische, kinetische, en structurele eigenschappen (Hoofdstuk 3) worden hier grondig beschreven. De FMN cofactor van BtNR was verder covalent verbonden met het eiwit via de “Flavin-fixing” methode, met drie geflavineerde mutanten als resultaat (Hoofdstuk 4). Het effect van verschillende flavine-eiwit bindingen op de biochemische en kinetische eigenschappen van BtNR mutanten zijn onderzocht (Hoofdstuk 5).