Op een Engelse tekentafel is een compleet nieuw hydrolase-enzym ontstaan dat nog werkt ook. Dat belooft wat voor de biotechnologie, mede omdat je aan zo’n synthetisch ontwerp gemakkelijker kunt knutselen dan aan een natuurlijk eiwit, claimen Derek Woolfson en collega’s van de universiteit van Bristol in Nature Chemistry.

Probleem bij zo’n synthetisch ontwerp is vooral dat je met de huidige computers nog steeds niet goed kunt voorspellen in welke 3D-vorm een aminozuurketen zich zal vouwen. Vandaar dat men meestal liever uitgaat van een bestaand eiwit, warin je alleen rond de actieve plek een paar aminozuren verandert. Met een beetje geluk beïnvloedt het de katalytische functie wél en de 3D-vouwing niet.

Woolfson en collega’s zijn nu uitgegaan van CC-Hept, een synthetische structuur die ze vijf jaar geleden min of meer toevallig ontdekten, en waarvan ze eveneens weten hoe hij zich vouwt. Het is een ‘coiled coil’ met zeven deelstructuren, zogeheten alfahelices, die parallel gaan liggen en dan een kokertje vormen met een binnendiameter van 8 Å. In de praktijk is CC-Hept bijzonder stabiel en Woolfson rekende er op dat de structuur het wel kon hebben als hij een paar aminozuurbouwstenen in het binnenste van het kokertje verving om zo hydrolase-functionaliteit te creëren.

Welke aminozuren hij daarvoor moest hebben, keek hij af van bestaande hydrolase-enzymen in de natuur. Die werken vaak met een cysteïne of serine als nucleofiel, een histidine er naast dat met zijn imidazoolgroep het substraat deprotoneert, en daar weer naast een glutaminezuur of asparaginezuur om de imidazoolgroep een beetje extra te polariseren.

Computersimulaties leerdne dat je in elk van de zeven alfahelices zo’n trio kwijt moest kunnen en dat het eiwit zich dan mogelijk nog steeds in de juiste vorm zou vouwen. Je moet dan dus 7 * 3 = 21 aminozuren vervangen, tien procent van de totale keten. Dat het in de praktijk inderdaad blijkt te lukken, noemt Woolfson ‘opmerkelijk’.

Het resultaat blijkt in elk geval één molecuul, p-nitrofenylacetaat, te kunnen hydrolyseren. Het werkt nog niet zo efficiënt als natuurlijke hydrolase-enzymen maar net zo goed als hydrolases die zijn ontstaan door andere eiwitten te verbouwen.

bron: Nature Chemistry