Promotie J.L. Zhang

Biokatalytische processen duurzamere synthese aminocarbonzuren

Het werk dat Jielin Zhang beschrijft in haar proefschrift vormt een belangrijke stap in de verdere ontwikkeling van praktische biokatalytische processen voor de meer duurzame en stap-economische synthese van een belangrijke klasse van aminocarbonzuren.

Onnatuurlijke aminozuren zijn belangrijke verbindingen met uiteenlopende toepassingen in de farmaceutische en voedingsmiddelenindustrie. Vanwege hun brede toepassing in de ontwikkeling van geneesmiddelen en voedingssupplementen, zijn verschillende chemische methoden ontwikkeld voor de asymmetrische synthese van enantiomeer zuivere niet-natuurlijke aminozuren. Biokatalyse, waarbij enzymen of micro-organismen worden gebruikt om chemische reacties te versnellen, vertegenwoordigt een complementaire, duurzame aanpak voor de bereiding van onnatuurlijke aminozuren. Moderne technieken voor het vinden en gericht modificeren van enzymen alsmede vooruitgang in de moleculaire biologie en structuurbepaling van eiwitten ondersteunen de ontwikkeling van nieuwe biokatalysatoren en hun integratie in industriële processen.

Zhang onderzocht de synthetische bruikbaarheid van twee C-N-lyasen voor de productie van een breed scala aan waardevolle L-asparaginezuurderivaten. In haar proefschrift beschrijft ze de ontdekking en mechanistische en structurele karakterisering van een nieuw C-N-lyase, genaamd ethylenediamine‑N,N’‑disuccinic acid lyase (EDDS-lyase), waarvan werd aangetoond dat het een zeer breed substraatbereik bezat. Met het gebruik van dit fascinerende enzym, evenals een eerder ontdekt 3-methylaspartate ammonia lyase (MAL), werd een zeer grote verzameling van complexe L-asparaginezuurderivaten bereid via enantioselectieve hydroaminatie van fumaarzuur. Deze enzymatische reacties werden verder opgenomen in multi-enzymatische en chemo-enzymatische cascades, resulterend in waardevolle biologisch actieve verbindingen, waaronder belangrijke metallo-β-lactamaseremmers en vitamine B5-derivaten. Ook werd op structuur geïnspireerde engineering van EDDS-lyase uitgevoerd, waarbij een op maat gemaakte biokatalysator werd gegenereerd voor de selectieve synthese van chemische bouwstenen voor caloriearme kunstmatige zoetstoffen.

Promotores: Prof.dr. G.J. Poelarends en Prof.dr. W.J. Quax