Bij industriële biokatalyse kun je de cofactoren NADH en NADPH voortaan vervangen door synthetische moleculen die beter presteren en nog goedkoper zijn ook. Onderzoekers uit Delft en Manchester presenteerden het recept zojuist in het Journal of the American Chemical Society.

Zulke cofactoren dienen om elektronen tijdelijk op te slaan, en over te brengen van de ene enzymatische redoxreactie naar de andere. NADH en NADPH zijn de natuurlijke varianten. Binnen de biochemie hebben ze elk hun eigen niches maar puur chemisch gezien doen ze precies hetzelfde: een H⁺ en twee elektronen afstaan waarna ze verder gaan als respectievelijk NAD⁺ en NADP⁺. Ergens anders binnen het metabolisme laadt een ander enzym ze dan als het ware weer met waterstof en elektronen op.

Wil je in een industrieel proces enzymen inzetten, die van nature werken met zo’n cofactor, dan ontkom je er niet aan om die cofactor ook toe te voegen. En dan loop je tegen het probleem op dat NADH en NADPH net iets te ingewikkeld zijn om op grote schaal te synthetiseren zonder dat de kosten uit de hand lopen.

Onder leiding van Frank Hollmann (TU Delft) en Nigel Scrutton (Manchester Institute of Biotechnology) heeft Tanja Knaus (sindsdien verhuisd naar de UvA) geëxperimenteerd met een vijftal ‘biomimetische’ moleculen die veel simpeler zijn maar op papier hetzelfde doen als NADH en NADPH. Bij de eerste twee behield ze de nicotinamidegroep en verving de rest door iets veel kleiners, bij de laatste drie combineerde ze zo’n verkleinde rest met iets anders dan nicotinamide.

In combinatie met sommige oxidoreductase-enzymen, in het bijzonder alkeenreductases, deden vier van de vijf het duidelijk beter dan NADH of NADPH. ‘That laboratory-based designs can outperform those available in Nature is notable’, concluderen de auteurs met een zeker gevoel voor understatement.

Bovendien blijk je hun biomimetische NADH’s (mNADH) voortdurend te kunnen hergebruiken, net als de natuur doet met echt NADH. Voor het ‘opladen’ gebruik je geen enzym maar een organorhodiumcomplex. Als waterstof- en elektronendonor dient formaat (HCOO^-) dat daarbij wordt omgezet in CO₂.

Of er al plannen zijn om het echt op industriële schaal uit te proberen, is niet bekend.

bron: UvA