Je leest:

Katalysator imiteert natuurlijk enzym

Katalysator imiteert natuurlijk enzym

Gerbrand Mesu ontwikkelde bij de Universiteit Utrecht een katalysator door goed te kijken naar het enzym galactose-oxidase. Hij synthetiseerde een molecuulsysteem dat oxidatiereacties kan katalyseren, gebaseerd op het actieve centrum van het enzym dat deze reacties in de natuur katalyseert. Het systeem bezit de katalyserende eigenschappen van het enzym, zonder dat het hele enzym hoeft te worden nagebouwd. Mesu promoveert op 30 mei.

Enzymen zijn de katalysatoren van de natuur. Ze staan bekend om hun hoge activiteit, efficiëntie en selectiviteit. Daarnaast doen ze hun werk op een uiterst milieuvriendelijke manier. Dit alles maakt het interessant om ze ook te gaan gebruiken voor industriële toepassingen. Het is echter erg moeilijk om enzymen op grote schaal te gebruiken in de industrie, aangezien het fragiele moleculen zijn die vaak niet bestand zijn tegen de extreme omstandigheden die worden toegepast in de industrie.

Een manier om dit probleem op te lossen is het maken van een meer robuuste, synthetische analoog van het enzym (een zogeheten mimic), waarbij alleen het belangrijkste deel van het enzym (het actieve centrum) wordt nagebouwd. Bij het maken van de mimic wordt er zoveel mogelijk gebruik gemaakt van dezelfde bouwstenen als die in het actieve centrum van het enzym aanwezig zijn. Daarnaast wordt een omgeving gemaakt die overeenkomt met die van het enzym.

Promovendus Gerbrand Mesu maakte het actieve centrum van het enzym galactose-oxidase na. Dit enzym is betrokken bij oxidatiereacties van organische moleculen met moleculaire zuurstof. Mesu bouwde het actieve centrum na door een verbindinging tussen een koperatoom en moleculen van het aminozuur histidine (chemici noemen zo’n verbinding een complex) vast te zetten (immobiliseren) in een zeoliet (een materiaal met zeer fijne, onderling verbonden poriën). Hij deed dit via een ionenuitwisselingsreactie. De resulterende structuur werd bestudeerd door gebruik te maken van een combinatie van vijf verschillende karakteriseringstechnieken.

De promovendus vond in het door NOW gefinancierde project uit dat er twee verschillende koper-histidine complexen in de zeoliet zijn te maken. Onder de juiste synthesecondities gaat het zeolietmateriaal een binding aan met het koper-histidine complex. Het resultaat is een moleculaire structuur die een sterke structurele gelijkenis heeft met het actieve centrum van het enzym galactose-oxidase. Deze structuur bleek het meest actief in oxidatiereacties met waterstofperoxide. De verklaring voor de katalytische activiteit is dat het zeoliet als gastheer een intern chemisch milieu creëert dat duidelijk verschilt van het extern heersende chemische milieu, waardoor het mogelijk is om in de zeoliet (gast)complexen te stabiliseren, die buiten de zeolietstructuur niet zouden kunnen bestaan.

Gerbrand Mesu. Foto: Universiteit Utrecht

Dit artikel is een publicatie van Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO).
© Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO), alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 27 mei 2005

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.