Katalyse door enzymen: inzichten uit de driedimensionale structuur van eiwitten

Lezing door prof. dr. Bauke W. Dijkstra, hoogleraar Biofysische Chemie, Rijksuniversiteit Groningen

Samenvatting lezing

B.W. DijkstraEnzymen zijn eiwitten die de snelheid van een chemische omzetting verhogen. Hoe ze dat doen en welke aminozuren daarbij betrokken zijn is een onderwerp van veel fundamenteel onderzoek. Kennis van de driedimensionale structuur van eiwitten en informatie over welke aminozuren bijdragen aan het katalytisch centrum van het enzym, is daarbij bijzonder behulpzaam.

Een eerste voorbeeld hoe 3D-structuur onderzoek inzicht in het katalytisch mechanisme van een enzym heeft verschaft, wordt gegeven aan de hand van het enzym haloalkaan dehalogenase. Dit bacteriële enzym zet het (mileu-onvriendelijke) oplosmiddel 1,2-dichloorethaan om in 2-chloorethanol en chloride, als eerste stap in de totale afbraak van deze verbinding. De 3D-structuur van het dehalogenase liet zien dat het actieve centrum een carboxylaat zijketen (van Asp124) bevat en een imidazolgroep (van His289). Door de pH (zuurgraad) van de oplossing te variëren kon aangetoond worden dat de Asp124 carboxylaat een nucleofiele aanval doet op het koolstof atoom waaraan een chloor gebonden is, en een covalente binding met het substraat aangaat. Deze covalente binding wordt in een volgende stap gehydrolyseerd, waarbij een door de His289 geactiveerd water molecuul een belangrijke rol speelt.

Een tweede voorbeeld is het enzym PvdQ, een N-acyl homoserine lacton amidohydrolase uit Pseudomonas aeruginosa. N-acyl homoserine lactonen zijn boodschapper moleculen die bacterien aanzetten tot o.a. de vorming van biofilms. Biofilms beschermen bacteriën tegen invloeden van buitenaf, zoals de aanwezigheid van antibiotica. PvdQ breekt deze boodschapper moleculen af. Het actieve centrum van PvdQ bevat een N-terminaal serine residue (Ser1b) waarvan zowel de hydroxyl- als de a-NH2-groep bijdragen aan de katalyse. Ook deze reactie verloopt via een covalent gebonden intermediair.

Datum lezing: 29 maart 2010

icon_audio.gifBeluister deze lezing (mp3)