Je leest:

Deze hoogleraar denkt groots met kleine enzymen

Deze hoogleraar denkt groots met kleine enzymen

‘Als ik een verschil kan maken, dan ga ik er ook voor’

Auteur: | 2 oktober 2019

Hoogleraar Frank Hollmann maakte de overstap vanuit het bedrijfsleven naar de universiteit om met enzymen chemische reacties duurzamer en makkelijker maken. Als het aan hem ligt, gaan deze kleine eiwitten de chemische industrie veroveren.

Hoogleraar Biotechnologie Frank Hollmann van de TU Delft wil met zijn kleine enzymen de chemische industrie veranderen.
Via TU Delft, met toestemming

Het kantoor van hoogleraar Biokatalyse Frank Hollmann van de TU Delft is een typisch kantoor voor een professor. Net een beetje rommelig, met stapels nagekeken en nog niet nagekeken artikelen en verslagen verspreid over zijn bureau en tafel. Op de kast staat een verzameling mysterieuze en erg oud uitziende volle en lege potjes chemicaliën. Maar Hollmann zelf is verre van een typische onderzoeker in de biokatalyse. Hij stapte van het Duitse chemiebedrijf Evonik over naar de academische wereld, maar verbaast zich nu over de manier waarop mensen op universiteiten onderzoek doen: “Ik snap soms niet dat onderzoekers in mijn vakgebied zo klein denken.”

In het holletje

Op zich is klein denken in zijn vakgebied niet zo gek, want Hollmann werkt met enzymen. Enzymen zijn eiwitten die in ons lichaam allerlei reacties mogelijk maken of sneller laten verlopen. “In de chemische wereld gebruiken we soms zogenoemde katalysatoren om reacties te versnellen”, vertelt Hollmann. “Ik probeer enzymen te vinden die deze katalysatoren kunnen vervangen.” Het idee achter deze zoektocht is dat enzymen veel duurzamer zijn dan de katalysatoren die we nu gebruiken, en bovendien een stuk selectiever. “Enzymen vangen het molecuul dat ze willen laten reageren in een soort holletje, waar het precies past. Een ander deel van het enzym voert vervolgens precies op de juiste plek een reactie uit. Dit proces is heel specifiek, en je krijgt dus geen ongewenste bijproducten.”

Het grote verschil tussen Hollmann en zijn collega’s is de schaal waarop ze werken. De meeste mensen die aan biokatalyse doen, proberen hun reacties alleen op kleine schaal uit. Hollmann denkt echter veel groter: “Ik snap dat het fundamenteel heel interessant kan zijn om veel reacties op kleine schaal uit te voeren, maar volgens mij kunnen enzymen een veel grotere impact hebben. Mijn droom is dan ook om een enzym te vinden waarmee we op een heel groene manier bulkchemicaliën – chemicaliën die we op zeer grote schaal gebruiken – kunnen maken.”

Enzymen hebben een opening waar precies een molecuul in past. Als dit molecuul erin zit, zorgt het enzym ervoor dat er een reactie plaatsvindt, bijvoorbeeld om het molecuul in tweeën te knippen. Daarna laat het enzym de producten weer los.

Oxidaties

Een van de enzymen waarmee Hollmann zijn droom waar probeert te maken is een peroxygenase. Dit enzym is heel goed in zogenoemde oxidaties. Hollmann legt uit: “Een van de meest gebruikte reacties in de scheikunde is oxidatie: het toevoegen van een zuurstofatoom aan je molecuul. Het is alleen heel lastig om de plek van dit zuurstofatoom selectief te bepalen, meestal moet je een soort omweg nemen om de zuurstof op de door jouw gewenste plek te krijgen. Dit enzym maakt die reactie een stuk makkelijker.”

De hoogleraar kwam peroxygenase toevallig tegen op een congres waar hij van zijn toenmalige baas heen moest: “In de natuur vinden we dit enzym in schimmels die op hout groeien en daar lignine, een van de bestanddelen van hout, afbreken. Maar ik zag meteen de potentie voor de chemie, omdat die oxidatiereacties een rol spelen bij een hele hoop processen in de industrie, zoals het maken van grondstoffen voor plastics.”

Met het natuurlijke enzym wist Hollmann al enkele simpele reacties uit te voeren, maar naar eigen zeggen zat daar niks interessants tussen. “We moesten het enzym even leren kennen, maar de producten die we hebben gemaakt zijn totaal niet nuttig. Dat zijn moleculen die totaal niet bruikbaar zijn als grondstoffen voor bijvoorbeeld de chemische industrie.”

Meerdere versies

De onderzoekers werken ook aan nieuwe versies van het enzym. Met genetische manipulatie probeert Hollmann het holletje aan te passen: “Als het molecuul net anders in het holletje past, reageert het dus op een net iets andere plek. Als we veel varianten van het enzym weten te maken, kun je op den duur simpelweg het enzym gebruiken dat bij jouw gewenste product past.” Hollmann heeft al wel een paar interessante producten op het oog: “We willen met het enzym graag cyclohexaan omzetten in cyclohexanone, een bouwsteen van nylon. Deze stof maken we nu ook met een oxidatie, maar bij die reactie ontstaan verschillende producten die je vervolgens weer moet zuiveren.”

Uitgelicht door de redactie

Biologie
Nederland in 2039: elk mens moet zich volledig kunnen ontplooien

Neurowetenschappen
Je brein aan de anticonceptie: wat de pil doet met emoties en gedrag

‘Ik wil het pak van Iron Man nabouwen met behulp van de wetenschap’

Maar zo ver is het nog niet, eerst moeten ze het enzym precies in kaart brengen en proberen te manipuleren. “Zodra we het goede enzym te pakken hebben, verwacht ik niet veel problemen meer”, zegt Hollmann. “Opschalen is relatief makkelijk, je hebt alleen meer enzymen nodig.” Om dit proces te testen wordt er momenteel een 200 milliliter-reactor in het lab geïnstalleerd. “Normale biokatalyse doe je op 1 millimeter-schaal, dus dit is een mooie stap vooruit.” Ook werkt Hollmann samen met onderzoeker John Woodly uit Denemarken, die nog grotere reactoren heeft staan: “Een paar van mijn studenten gaan binnenkort die kant op met wat van onze enzymen, en die gaan proberen een paar kilo van verschillende producten te maken.”

Overtuigen

Hollmann is ervan overtuigd dat enzymen een verschil kunnen gaan maken, en steeds meer vakgenoten lijken zijn visie te delen. Maar de grootste uitdaging ligt nog in het overtuigen van de chemische industrie: “Op zich doen we niks nieuws; er bestaan al processen die gebruik maken van enzymen – voornamelijk in de farmaceutische industrie. Toch blijven bedrijven terughoudend met het investeren in dit soort onderzoek.”

Er zit niks anders op dan blijven volhouden. En dit doorzettingsvermogen heeft inmiddels ook al geleid tot een eerste toepassing op kleine schaal. “We hopen nog dit jaar een kleine start-up te beginnen die met enzymen moleculen maakt voor de cosmetische industrie. Je kunt met een combinatie van de peroxygenases en andere enzymen namelijk vetzuren maken die bijvoorbeeld crèmes smeerbaar maken. Met een beetje geluk en de juiste partners kunnen we binnen vijf jaar ook een bedrijfje oprichten met de peroxygenases.” Toch is het opstarten van bedrijven niet Hollmanns eerste doel: “Ik ben van het bedrijfsleven naar de academische wereld gegaan omdat ik ervan hou om gewoon een beetje te spelen met mijn onderzoek. Niet alles hoeft nuttig te zijn. Maar als ik potentieel zie om echt een verschil te maken, dan ga ik er ook voor.”

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 02 oktober 2019

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.