Wat als de katalysator ook de C-N-binding verbreekt?

Terwijl ze aan het formiaat dehydrogenase werkten, realiseerden de onderzoekers zich dat er weinig bekend was over alternatieve uitgangsmaterialen voor de biokatalysator. "We hebben naar verschillende mogelijke substraten (formiaatderivaten) gekeken en ontdekten dat een C-O-binding altijd wordt verbroken wanneer deze door de biokatalysator wordt omgezet", legt Tischler uit. "Dit bracht ons op een idee:wat als het enzym ook C-N-bindingen zou kunnen splitsen - traditioneel een moeilijke taak om op te lossen?"

Uit verdere tests bleek dat de biokatalysator hiertoe inderdaad in staat is:hij kan ook formamiden, derivaten van het formiaat met een extra verbinding, als uitgangsmateriaal omzetten in stikstof. Omdat formamiden gebruikelijke en goedkope oplosmiddelen zijn, dienen ze bij deze reactie zowel als oplosmiddel als substraat. In deze opstelling is het ook mogelijk om NADH en NADPH te verstrekken. CO₂ wordt ook bij deze reacties als afvalproduct geproduceerd en voorkomt door te ontsnappen dat de reacties achteruit gaan.

"Deze reactie is nog nooit eerder beschreven", zegt Tischler. Zijn team toonde aan dat het gebruik van formamiden als elektronenbron voor de vorming van NADPH gelijkwaardige of zelfs iets betere resultaten kan opleveren vergeleken met het conventionele systeem met formiaat.

"Dit opent compleet nieuwe mogelijkheden, omdat onze stabielere mutanten nog steeds actief zijn in tot wel 40% van het volume aan formamiden", zegt de onderzoeker.

Meer informatie: Artur Maier et al., Ontsluiten van de katalytische diversiteit van een formiaatdehydrogenase:formamide-activiteit voor NADPH-regeneratie en aminetoevoer voor asymmetrische reductieve aminering, ACS-katalyse (2024). DOI:10.1021/acscatal.3c05409

Journaalinformatie: ACS-katalyse

Aangeboden door Ruhr-Universitaet-Bochum