Fluor komt in de natuur bijna niet voor, maar wordt in de industrie juist veelvuldig gebruikt. Synthetisch biologen uit Amerika zijn er nu voor het eerst in geslaagd om levende bacteriën fluor bouwblokjes te laten maken. Een doorbraak in de synthetische biologie.
Om de bouwblokjes te vormen zijn twee belangrijke aanpassingen gedaan aan een E.coli bacterie. Eerst moesten de Amerikanen de bacterie geschikt maken voor de productie van fluoracetaat, een proces dat hij normaal gesproken schuwt.
Daartoe kreeg de bacterie een gen ingebouwd dat hem in staat stelt fluoracetaat om te zetten in een fluorrijke versie van malonyl-coenzym A, een bouwblokje dat de bacterie gebruikt om polyketiden te maken. Dit gen is afkomstig van Streptomyces cattleya, een van de weinige organismen die in natuurlijke situaties een reactie met fluor uitvoert.
Het resultaat van deze eerste stap is een polyketide molecuul dat rijk is aan fluor. Maar enzymen die het malonyl-coenzym A moeten opnemen kunnen niks met een fluorrijke versie van dit molecuul. Daarom hebben de Amerikanen het gen dat voor deze enzymen codeert gedeactiveerd en vervangen door een gen dat tolerant is voor het fluor bouwblok. Met succes. De Amerikanen laten hiermee zien dat het mogelijk is om levende bacteriën fluor bouwblokjes te laten maken.
Sterke binding
Waarom is dit nu zo belangrijk? Fluor is in de chemische industrie een zeer gewild element. Producenten gebruiken het bijvoorbeeld veel in geneesmiddelen. Zo’n 20 tot 30 procent van de medicijnen die we vandaag de dag kennen, bevat minstens één atoom fluor.
Veel synthetische medicijnen bevatten al fluor.
Wikimedia CommonsFluor heeft extreme eigenschappen en is daarom uitermate geschikt om medicijnen veilig door de verdedigingslinies van het lichaam heen te werken. Fluor ‘vangt’ heel makkelijk een elektron van een ander atoom en maakt daardoor een hele sterke binding. Die binding is moeilijk te verbreken en dat zorgt er bijvoorbeeld voor dat een medicijn met fluor niet zo snel zal worden afgebroken door enzymen en zich makkelijker een weg kan banen door vetrijke celmembranen.
Het beste van twee werelden
Veel natuurlijke producten zijn in potentie geschikt als medicijn. Zo zijn er onder de polyketiden een aantal belangrijke antibiotica, antischimmel middelen en insecticiden te vinden. Het probleem met deze natuurlijke producten is vaak dat zij niet ver genoeg kunnen doordringen in het lichaam. Voordat de helende werking zijn intrede kan doen, zijn de stoffen al afgebroken.
Fluor lost dit probleem op en geeft producenten het beste van twee werelden: natuurlijke producten met een sterke medicinale werking en de mogelijkheid om deze producten zo aan te passen dat zij in het lichaam hun werk kunnen gaan doen.
Vakblad Science spreekt dan ook van een doorbraak in de synthetische biologie. Nooit eerder is het gelukt om fluor in te bouwen in het skelet van een molecuul. Nu blijkt dat dit wel mogelijk is, zijn de eerste toepassingen waarschijnlijk niet ver weg. Straks is het waarschijnlijk de gewoonste zaak van de wereld. Wil een natuurlijk product zijn werk niet goed doen? Voeg een beetje fluor toe.