Het enzym galactose-oxidase is zó weinig specifiek dat het ook een alcohol kan omzetten in een nitril. Die verrassende ontdekking publiceerden UvA-onderzoekers Jan Vilím, Tanja Knaus en Francesco Mutti zojuist in Angewandte Chemie, uiteraard nadat ze er octrooi op hadden aangevraagd.

Je zou het enzym bijvoorbeeld kunnen inzetten voor de productie van de synthetische geurstof cinnamonitril, voor cyanopyridines waaruit je vitamine B3 kunt bereiden, en voor allerlei therapeutische moleculen waar een benzonitrilgroep in zit verwerkt. Nu kun je die ook wel op industriële schaal synthetiseren, maar dan moet het gewoonlijk bij hoge temperatuur en met toxische reagentia zoals cyanides.

Galactose-oxidase blijkt het dus ook te kunnen, en wel bij kamertemperatuur met O₂ en NH₃ als enige toevoegingen. Dit enzym komt vooral voor in gisten en Fusarium-schimmels. Normaal doet het precies wat de naam zegt: een OH-groep van de suiker D-galactose oxideren tot een =O, zodat je een aldehyde krijgt. De H’s reageren daarbij met O₂ tot H₂O₂.

Bekend was al dat het ook andere alcoholen kan omzetten in aldehydes. Maar dat zo’n aldehyde verder kan laten reageren tot een nitril, dus R-C≡N, is nieuw. Het kwam aan het licht toen ze in Amsterdam benzylalcohol wilden omzetten in benzaldehyde, en ammoniumformaat gebruikten om de oplossing te bufferen.

In eerste instantie leverde het maar 1,2 % benzonitril op. Maar dat blijk je eenvoudig te kunnen opvoeren: galactose-oxidase gebruikt Cu²⁺-ionen als cofactor, en als je die concentratie flink opvoert gaat het al harder. En als je geen gezuiverd enzym gebruikt maar een cell free extract van de E. coli-bacteriën die het voor je produceren, gaat dat enzym veel langer mee en ben je nog goedkoper uit ook. Kennelijk zitten er dingen in dat extract die het enzym stabiliseren, al is nog niet duidelijk welke.

Het lukt lang niet met alle alcoholen, maar het aantal waarmee het wél lukt lijkt redelijk hoog. De omzetting van cinnamylalcohol in cinnamonitril behoort tot die laatste categorie, al is de opbrengst voorlopig nog maar 10 %.

Het ligt voor de hand het enzym verder te verbeteren met behulp van de directed evolution-technieken waarvoor Frances Arnold zojuist een Nobelprijs ontving. Maar de publicatie besluit met de mededeling dat de Amsterdammers eerst op zoek gaan naar andere promiscue alcohol-oxidases, die van nature andere alcoholen omzetten.

bron: UvA