Hoe zien enzymen er eigenlijk uit?

Enzymen zijn katalytisch actieve multifunctionele eiwitten die zijn opgebouwd uit aminozuren. De primaire structuur van een eiwit is de aminozuursequentie, terwijl de tertiaire structuur (figuur 1) de globale ruimtelijke structuur van de polypeptideketen is. Deze ruimtelijke structuur is verantwoordelijk voor het bindingsmechanisme en de katalytische reactie in het zogenaamde actieve centrum. Het katalytische gebied bevat een variërend aantal actieve aminozuurresiduen en gedeeltelijk (niet altijd) zogenaamde cofactoren. Enzymen kunnen bijvoorbeeld zuur-basereacties katalyseren, covalente bindingen openen of sluiten, of elektrostatische interacties ontwikkelen. Hierdoor kunnen enzymen een zeer breed scala van reacties katalyseren. Daarom heeft de International Union of Biochemistry and Molecular Biology (IUBMB) verschillende enzymen ingedeeld naar het reactietype dat zij teweegbrengen. Deze classificatie omvat in feite zeven grote enzymklassen die zijn gegroepeerd in EC-klassen:

Enzymen als biokatalysatoren bieden een aantal voordelen voor een duurzame chemische industrie, zoals milde reactieomstandigheden, biologische afbreekbaarheid, hoge selectiviteit en daardoor geringe vorming van bijproducten. Zij worden reeds op grote schaal gebruikt in de voedingsindustrie, de textielindustrie, de reinigings- en detergentenindustrie, de chemische industrie en de farmaceutische industrie. Er wordt voortdurend gezocht naar nieuwe enzymen met op maat gesneden eigenschappen om de duurzaamheid in deze takken van industrie te vergroten. De nadruk ligt op de identificatie van nieuwe enzymen met een breed substraat- en productspectrum, een hoge stabiliteit bij extreme temperaturen en pH-waarden en een langere levensduur.

Potentieel van enzymen en de toepassing ervan in SUSBIND

Enzymen zijn in staat een groot aantal verschillende reacties te katalyseren. Daarom hebben zij naar onze mening een enorm potentieel voor gebruik op verschillende industriële gebieden. De toenemende kennis over de functie van enzymen en de daaruit voortvloeiende mogelijkheden voor engineering en optimalisatie van deze enzymen zullen ook bijdragen tot de verdere totstandkoming van economische op enzymen gebaseerde processen. Binnen SUSBIND worden enzymen geselecteerd uit verschillende EC-klassen. Deze enzymen zullen bijvoorbeeld worden toegepast voor de modificatie van lipiden en zij zullen verder worden geoptimaliseerd door middel van proteïne engineering.

Author:

Dr.-Ing. Fabian Haitz,

[email protected]

Research associate at

Fraunhofer Institute for Interfacial Engineering and Biotechnology IGB,

https://www.igb.fraunhofer.de/en.html