Voor het eerst is er keihard bewijs dat een natuurlijk enzym de taak heeft om een Diels-Alderreactie te katalyseren. Een diepzeebacterie maakt op die manier antibiotica aan, schrijven onderzoekers uit Bristol in JACS.

Die Diels-Alderreactie, waarbij een 1, 3-dieen en een alkeen of alkyn samen een cyclohexeenring vormen, is al bijna een eeuw een van de belangrijkste gereedschappen binnen de organische synthese. De uitvinders kregen er in 1950 een Nobelprijs voor.

Gezien hat grote aantal cyclohexeenringen in natuurproducten ligt het voor de hand dat deze reactie ook in de natuur voorkomt, maar tot nu toe kon niemand dat bewijzen. Er zijn wel enzymen gevonden die in een reageerbuisje werken als ‘Diels-Alderase’, maar het werd nooit helemaal duidelijk of ze daar echt voor waren geëvolueerd of dat het alleen maar toeval was dat ze het konden.

De meest geloofwaardige claim tot nu toe was van Hung-wen Liu en collega’s van de University of Texas. Vijf jaar geleden claimden ze in Nature dat ze echt een authentiek Diels-Alderase te pakken hadden. Het heet SpnF, het kwam uit de bacterie Saccharopolyspora spinosa, en het katalyseert een van de stappen die nodig zijn om het natuurlijke insecticide spinosyne A te maken. Maar nog steeds is niet bewezen dat de omzetting echt een zuivere Diels-Alderreactie is, al hebben Russische theoretici vorig jaar wel berekeningen gepubliceerd die suggereren dat het heel goed zou kunnen.

Maar Matthew Byrne, Marc van der Kamp, Paul Race en collega's hebben nu van een ander enzym met zekerheid vastgesteld dat het een Diels-Alderase is. Het grote verschil met eerdere claims is dat het ze is gelukt om via röntgenkristallografie de moleculaire structuur van dat enzym op te helderen. Aan de hand daarvan konden ze op de computer simuleren wat er zou kunnen gebeuren op de actieve plek. En dat blijkt inderdaad alleen een Diels-Alderreactie te kunnen zijn: je ziet gewoon hoe het enzym koolwaterstofketens krom buigt om er een ring van te kunnen maken.

Het enzym heeft inmiddels de naam AbyU meegekregen. Het wordt aangemaakt door Verrucosispora maris, een bacterie die leeft op de bodem van de Stille Oceaan. De gekatalyseerde Diels-Alderreactie maakt deel uit van de synthese van een natuurlijk antibioticum dat de naam abyssomycine C heeft meegekregen.

Het onderzoek maakt duidelijk dat AbyU in principe ook in staat is om andere Diels-Alderreacties te katalyseren, en dat je zo producten kunt maken die via klassieke organische synthese lastig zijn te realiseren. En wie weet wat daar voor nuttigs tussen zit.

bron: University of Bristol