|
Title
|
|
|
|
Unravelling the structure-function relationship of heme proteins : spectroscopic studies of their redox-active sites
| |
|
Author
|
|
|
|
| |
|
Abstract
|
|
|
|
| Heemeiwitten zijn alomtegenwoordig in de verschillende koninkrijken van het leven en vertonen een intrigerende veelzijdigheid. De functie van heemeiwitten wordt grotendeels bepaald door de eiwitopvouwing die de architectuur van de heemzak, de toegang tot de actieve site en de redoxeigenschappen vastlegt. Er is echter geen één-op-één-relatie die een welbepaalde eiwitopvouwing aan een specifieke functie linkt. In dit werk bestudeerde ik dan ook twee types heemeiwitten waarbij ik naging welke structurele elementen en subtiele veranderingen aanleiding geven tot een functie. Hiervoor werd gebruik gemaakt van optische spectroscopie en elektronen paramagnetische resonantie aangezien deze technieken toelaten om de redox-actieve sites van heemeiwitten selectief te bestuderen. Verfontkleurende peroxidasen zijn heem-bevattende oxidoreductasen die voorkomen in bacteriën en schimmels. Ze katalyseren de oxidatie van grote kleurstofmoleculen en lignine en gebruiken daarbij waterstofperoxide als elektronenacceptor. Een gecombineerde biofysische en biochemische aanpak heeft geleid tot nieuwe inzichten omtrent de katalytische eigenschappen van deze eiwitklasse, wat de deur opent naar toepassingen zoals de biologische afbraak van kleurstofmoleculen in afvalwater of de omzetting van biomassa in biobrandstoffen. De rol van de distale aminozuurresiduen werd ontrafeld voor een subklasse van de verfontkleurende peroxidasen en de toegang tot de actieve site van het eiwit werd grondig bestudeerd. Dit onderzoek heeft zo ook aanleiding gegeven tot enkele technische aanbevelingen voor de studie van heemeiwitten met EPR spectroscopie. Voorts werd ook een stabiel organisch radicaal in de rusttoestand van een verfontkleurende peroxidase geobserveerd en gekarakteriseerd. Hiertoe werd een zeer succesvolle combinatie gebruikt van computationele voorspellingen en spectroscopische experimenten. De ontdekking van een stabiliserende aminozuurconformatie heeft zo geleid tot de eerste melding van een stabiel radicaal in de rusttoestand van een heem peroxidase. Een ander heemeiwit dat bestudeerd werd in dit werk is hemoglobine dat gekend is voor zijn rol bij het transport van zuurstof. Het was echter een verrassing dat ook insecten, die ademen via een netwerk van tracheeën, hemoglobine bezitten. Een spectroscopische studie van het hemoglobine van de Europese honingbij en de malariamug kon verschillen onthullen in de heemzak, ligandaffiniteit en voorgestelde functie ondanks de zeer gelijkaardige leefomstandigheden. |
| |
|
Language
|
|
|
|
English
| |
|
Publication
|
|
|
|
Antwerp
:
University of Antwerp, Faculty of Science, Department of Physics
,
2020
| |
|
Volume/pages
|
|
|
|
175 p.
| |
|
Note
|
|
|
|
:
Van Doorslaer, Sabine [Supervisor]
| |
|
Full text (open access)
|
|
|
|
| |
|