UvA-DARE (Digital Academic Repository) On the unusual heme group of myeloperoxidase. Kooter, I.M. Link to publication

Vergelijkbare documenten
Biodiversity responses to climate and land-use change: A historical perspective Aguirre Gutierrez, J.

Citation for published version (APA): Oderkerk, A. E. (1999). De preliminaire fase van het rechtsvergelijkend onderzoek Nijmegen: Ars Aequi Libri

Bedrijfsovername en milieurecht : een onderzoek naar juridische aspecten van bedrijfsovername en milieu Mellenbergh, R.

"Our subcultural shit-music": Dutch jazz, representation, and cultural politics Rusch, L.

Citation for published version (APA): Oderkerk, A. E. (1999). De preliminaire fase van het rechtsvergelijkend onderzoek Nijmegen: Ars Aequi Libri

Rondon de mondingen van Rijn & Maas: landschap en bewoning tussen de 3e en 9e eeuw in Zuid-Holland, in het bijzonder de Oude Rijnstreek

Published in: Aansluitmonitor wiskunde VO-HO: Zicht op de cursusjaren en

UvA-DARE (Digital Academic Repository)

Eerste hulp bij tweede taal: experimentele studies naar woordenschatdidactiek voor jonge tweede-taalverwervers Bacchini, S.

Regulation of pyruvate catabolism in Escherichia coli: the role of redox environment

Trouwen over de grens. Achtergronden van partnerkeuze van Turken en Marokkanen in Nederland Hooghiemstra, B.T.J.

Trouwen over de grens. Achtergronden van partnerkeuze van Turken en Marokkanen in Nederland Hooghiemstra, B.T.J.

Gezinskenmerken: De constructie van de Vragenlijst Gezinskenmerken (VGK)

Schaal in het primair onderwijs : een studie naar de relatie tussen schaal en organisatie-effectiviteit van de Venne, L.H.J.

The diagnosis and prognosis of venous thromboembolism : variations on a theme Gibson, N.S.

UvA-DARE (Digital Academic Repository) Coparenting and child anxiety Metz, M. Link to publication

Symptom monitoring and quality of life of patients with cancer in the palliative phase Hoekstra, J.

Op en in het web: Hoe de toegankelijkheid van rechterlijke uitspraken kan worden verbeterd van Opijnen, M.

UvA-DARE (Digital Academic Repository)

UvA-DARE (Digital Academic Repository) Vascular factors in dementia: prevention and pathology Richard, E. Link to publication

De belofte van vitamines: voedingsonderzoek tussen universiteit, industrie en overheid Huijnen, P.

UvA-DARE (Digital Academic Repository)

Citation for published version (APA): Oderkerk, A. E. (1999). De preliminaire fase van het rechtsvergelijkend onderzoek Nijmegen: Ars Aequi Libri

Consequences of success in pediatrics: young adults with disability benefits as a result of chronic conditions since childhood Verhoof, Eefje

Ficino en het voorstellingsvermogen : phantasia en imaginatio in kunst en theorie van de Renaissance van den Doel, M.J.E.

UvA-DARE (Digital Academic Repository) Controlled light exposure microscopy Hoebe, R.A. Link to publication

Citation for published version (APA): Oderkerk, A. E. (1999). De preliminaire fase van het rechtsvergelijkend onderzoek Nijmegen: Ars Aequi Libri

UvA-DARE (Digital Academic Repository)

Operational research on implementation of tuberculosis guidelines in Mozambique

Some issues in applied statistics in clinical restorative dental research Tobi, H.

Network of networks: Uncovering the secrets of entrepreneurs' networks

Melatonin treatment and light therapy for chronic sleep onset insomnia in children van Maanen, A.

UvA-DARE (Digital Academic Repository) The potency of human testicular stem cells Chikhovskaya, J.V. Link to publication

UvA-DARE (Digital Academic Repository)

Bezwaar en beroep in de praktijk van NWO : een empirische verkenning naar de oordeelsprocessen binnen NWO van der Valk, L.J.M.

UvA-DARE (Digital Academic Repository) Genetic variation in Helicobacter pylori Pan, Z. Link to publication

UvA-DARE (Digital Academic Repository) Het sociaal plan van der Hulst, J. Link to publication

Ethno-territorial conflict and coexistence in the Caucasus, Central Asia and Fereydan

Behouden beleid: Naar decentrale arbeidsvoorwaarden in het voortgezet onderws van Schoonhoven, R.

Planhiërarchische oplossingen : een bron voor maatschappelijk verzet

UvA-DARE (Digital Academic Repository) Inquiry-based leading and learning Uiterwijk-Luijk, E. Link to publication

Citation for published version (APA): Bullens, L. (2013). Having second thoughts: Consequences of decision reversibility

UvA-DARE (Digital Academic Repository)

The effects of meniscal allograft transplantation on articular cartilage Rijk, P.C.

Anxiety, fainting and gagging in dentistry: Separate or overlapping constructs? van Houtem, C.M.H.H.

Piratenbibliotheken en hun rol in de kenniseconomie: 'ignoti et quasi occulti' Bodó, B.

Onder moeders paraplu? Determinanten en effecten van merkportfoliostrategieën Cramer, K.V.B.

Citation for published version (APA): Brudin, S. S. (2010). One- and two-dimensional analysis of complex anionic mixtures

UvA-DARE (Digital Academic Repository)

Dental anxiety and behaviour management problems: The role of parents

Gezinskenmerken: De constructie van de Vragenlijst Gezinskenmerken (VGK) Klijn, W.J.L.

Professionalisering van de personeelsfunctie: Een empirisch onderzoek b twintig organisaties Biemans, P.J.

UvA-DARE (Digital Academic Repository)

UvA-DARE (Digital Academic Repository) Meer voorzorg bij DNA-onderzoek M'charek, A.A.; Toom, V.H. Published in: Het Tijdschrift voor de Politie

Gevaarlijke kinderen - kinderen in gevaar: De justitiële kinderbescherming en de veranderende sociale positie van jongeren, Komen, M.M.

UvA-DARE (Digital Academic Repository) : Peeters-Podgaevskaja, A.V. Link to publication

UvA-DARE (Digital Academic Repository)

Werelden van verschil : hoe actoren in organisaties vraagstukken in veranderprocessen hanteren en creëren Werkman, R.

UvA-DARE (Digital Academic Repository) Improving the preoperative assessment clinic Edward, G.M. Link to publication

Liefde, solidariteit en recht. Een interdisciplinair onderzoek naar het wederkerigheidsbeginsel. Pessers, D.W.J.M.

Worshipping the great moderniser : the cult of king Chulalongkorn, patron saint of the Thai middle class Stengs, I.L.

Herdenken in Duitsland. De centrale monumenten van de Bondsrepubliek

"In dienste vant suyckerenbacken." De Amsterdamse suikernijverheid en haar ondernemers, Poelwijk, A.H.

Aspects of protein metabolism in children in acute and chronic illness Geukers, Vincent

UvA-DARE (Digital Academic Repository) Structure and fluorescence of photonic colloidal crystals Megens, M. Link to publication

Gevaarlke kinderen - kinderen in gevaar: De justitiële kinderbescherming en de veranderende sociale positie van jongeren, Komen, M.M.

Een dynamische driehoek. Gezinsvoogd, ouder en kind een jaar lang gevolgd Schuytvlot, A.H.

Een koopwoning nabij: onderzoek naar de verkoop van huurwoningen in Nederland in Bonnerman, F.; Hoppesteyn, M.; de Klerk, A.

UvA-DARE (Digital Academic Repository)

UvA-DARE (Digital Academic Repository) Nederland en het verhaal van Oranje Huijsen, J. Link to publication

Citation for published version (APA): van Zanten, J. H. (2001). Martingales and diffusions, limit theory and statistical inference

Tradities in de knel: Zorgverwachtingen en zorgpraktijk bij Turkse ouderen en hun kinderen in Nederland

UvA-DARE (Digital Academic Repository) Health targets: navigating in health policy. van Herten, L.M. Link to publication

Eerste hulp bij tweede taal: experimentele studies naar woordenschatdidactiek voor jonge tweede-taalverwervers Bacchini, S.

Bedrijfsovername en milieurecht : een onderzoek naar juridische aspecten van bedrijfsovername en milieu Mellenbergh, R.

Invloeden op de onderwijspositie van leerlingen bij de overgang van het basisonderwijs naar het voortgezet onderwijs Fossen, M.W.E.B.

The human figure as method : study, sculpture and sculptors in the Academie Royale de Peinture et de Sculpture ( )

UvA-DARE (Digital Academic Repository) Use and Appreciation of Mycenaean Pottery outside Greece van Wijngaarden, G.J.M. Link to publication

Citation for published version (APA): Poelwijk, F. J. (2008). Fitness landscapes of gene regulation in variable environments

Effluent biomarkers in peritoneal dialysis: A captivating symphony from the peritoneal membrane Lopes Barreto, Deirisa

Professionalisering van de personeelsfunctie: Een empirisch onderzoek b twintig organisaties Biemans, P.J.

Factsheets Dam tot Dam FietsClassic Voor iedereen een app van der Werf, J.E.; Dallinga, J.M.; Deutekom, M.

Dr. Tobie Goedewaagen ( ): een leven lang nationaal-socialist van Berkel, A.B.

Amsterdam University of Applied Sciences. Leren redeneren en experimenteren met concept cartoons Kruit, P.M. Link to publication

UvA-DARE (Digital Academic Repository) VR as innovation in dental education de Boer, I.R. Link to publication

UvA-DARE (Digital Academic Repository) Tuberculosis case finding in South Africa Claassens, M.M. Link to publication

Citation for published version (APA): Stomp, M. (2008). Colourful coexistence : a new solution to the plankton paradox Amsterdam

UvA-DARE (Digital Academic Repository) Keeping youth in play Spruit, A. Link to publication

UvA-DARE (Digital Academic Repository)

Citation for published version (APA): De Sousa E Melo, F. (2013). Colon cancer heterogeneity: Stem cells, signals and subtypes

UvA-DARE (Digital Academic Repository) Tissue microarray in prognostic studies on vulva cancer Fons, G. Link to publication

Citation for published version (APA): Stam, R., & Piersma, N. (2017). Kencijfers laadinfrastructuur Gelderland. Amsterdam: HVA Publicaties.

UvA-DARE (Digital Academic Repository)

The impact of paediatric inflammatory bowel disease. Epidemiology, disease activity and quality of life Loonen, H.J.

Observations and analysis of early-type stars at infrared wavelengths Zaal, P.A.

Lactase, sucrase-isomaltase, and carbamoyl phosphate synthase I expression in human intestine van Beers, E.H.

Dienaren van het gezag. De Amsterdamse politie tijdens de bezetting Meershoek, A.J.J.

UvA-DARE (Digital Academic Repository)

Citation for published version (APA): Boot, A. W. A. (2004). Management en Organisatie: wat nu? Tijdschrift voor het Economisch Onderwijs, 2,

Stratifications on moduli spaces of abelian varieties and Deligne-Lusztig varieties

Transcriptie:

UvA-DARE (Digital Academic Repository) On the unusual heme group of myeloperoxidase Kooter, I.M. Link to publication Citation for published version (APA): Kooter, I. M. (1999). On the unusual heme group of myeloperoxidase. General rights It is not permitted to download or to forward/distribute the text or part of it without the consent of the author(s) and/or copyright holder(s), other than for strictly personal, individual use, unless the work is under an open content license (like Creative Commons). Disclaimer/Complaints regulations If you believe that digital publication of certain material infringes any of your rights or (privacy) interests, please let the Library know, stating your reasons. In case of a legitimate complaint, the Library will make the material inaccessible and/or remove it from the website. Please Ask the Library: https://uba.uva.nl/en/contact, or a letter to: Library of the University of Amsterdam, Secretariat, Singel 425, 1012 WP Amsterdam, The Netherlands. You will be contacted as soon as possible. UvA-DARE is a service provided by the library of the University of Amsterdam (http://dare.uva.nl) Download date: 16 Sep 2019

Samenvatting De ongebruikelijke heem groep van myeloperoxidase Dit proefschrift, in het Nederlands 'De ongebruikelijke heem groep van myeloperoxidase' genaamd, beschrijft het onderzoek naar de structuur en functie van de heem groep, aanwezig in humaan myeloperoxidase. Dit onderzoek is uitgevoerd in het kader van een promotiestudie verricht bij de afdeling Biokatalyse van de Faculteit der Scheikunde aan de Universiteit van Amsterdam. Het onderzoek aan myeloperoxidase is binnen het E.C. Slater Instituut in 1973 door dr R. Wever geïnitieerd toen metingen uitwezen dat witte bloedcellen een zeer reactief en destructieve vorm van zuurstof, het superoxide anion radicaal (0 2 "'), produceerden. Deze zogenaamde granulocyten waren interessant omdat ze groen in plaats van wit waren. De eerste metingen aan complete cellen lieten een signaal zien, wat afkomstig was van een heembevattend enzym: myeloperoxidase. Het is nu bekend dat dit enzym in grote hoeveelheden aanwezig is in polymorfeonucleaire neutrofielen (een type granulocyten), en een functie heeft in het afweermechanisme tegen micro-organismen in ons lichaam. Daar het enzym in staat is om hypochloriet (bleekwater) te produceren en het afwijkende eigenschappen vertoont (bijvoorbeeld, rood verschoven banden in optische absorptie spectra, gecompliceerde resonantie Raman spectra, en omgekeerde band patronen in magnetisch circulair dichroisme spectra), wordt er door veel onderzoeksgroepen al lange tijd onderzoek aan gedaan. De bijzondere eigenschappen van myeloperoxidase worden toegekend aan de in het enzym aanwezige heem groep, waarvan de structuur lange tijd onbekend was. De meeste heem bevattende eiwitten bevatten een niet-covalent gebonden heem groep, zoals in het geval van hemoglobine. Myeloperoxidase maakt deel uit van de homologe dierlijke peroxidase familie, evenals eosinofiel peroxidase, lactoperoxidase en thyroid peroxidase. De structuur van myeloperoxidase is met behulp van X-ray kristallografie opgehelderd. Uit deze structuur is duidelijk dat drie aminozuur residuen van het eiwit zich zeer dicht bij de rand van de heem groep bevinden: een aspartaat op positie 94 (Asp94), een glutamaat op positie 242 (Glu242) en een methionine op positie 243 (Met243). In de loop van dit promotie onderzoek is er door andere onderzoekers een model voorgesteld waarin de Asp94 en het Glu242 residuen beide een covalente ester binding vormen met de heem groep in dierlijke peroxidasen. Myeloperoxidase onderscheidt zich van de andere dierlijke peroxidasen in het feit dat de heem groep van dit enzym een extra binding met het eiwit zou kunnen vormen, een zogenaamde sulfonium ion binding van het Met243 residu met het eiwit. Deze binding tussen de heem groep en het eiwit zou verantwoordelijk zijn voor de unieke eigenschappen van het enzym myeloperoxidase. Hoofdstuk 1. de algemene inleiding, geeft achtergrond informatie over de onderwerpen die in dit proefschrift worden behandeld. Inleidend worden heem bevattende eiwitten behandeld, en enkele structuren van heem groepen zoals deze in de natuur voorkomen. De biosynthese route van heem b, de meest voorkomende heem groep (aanwezig in o.a. hemoglobine) wordt eveneens behandeld. Heem bevattende peroxidases komen veelvuldig voor in de natuur. Het heem bevattende katalytisch centrum van de superfamilie van plant, schimmel en bacteriële peroxidasen wordt behandeld. Vervolgens worden de algemene aspecten, de moleculaire en spectroscopische eigenschappen van de dierlijke peroxidase familie besproken, welke een aparte superfamilie vormen. Ook wordt de kristal 131

structuur, het heem bevattende katalytisch centrum en de heem structuur in myeloperoxidase en andere dierlijke peroxidasen besproken. Hoofdstuk 2 beschrijft hoe met behulp van Fourier transform infrarood spectroscopie het eerste bewijs is geleverd dat de heem groep in myeloperoxidase (net als in de dierlijke peroxidasen, lactoperoxidase en eosinofiel peroxidase) covalent gebonden zit aan het eiwit via twee zogenaamde ester bindingen. Verschil spectroscopie stelde ons in staat om absorptie banden waar te nemen die gevoelig zijn voor de oxidatie toestand van het enzym. Spectra van gereduceerd en geoxideerd enzym werden met elkaar vergeleken. Twee groepen van absorpties kunnen worden waargenomen afkomstig van respectievelijk de C=0 en de C-Ogroep. Negatieve banden, corresponderend met de geoxideerde enzym toestand (Fe 1+ -heem) werden gevonden bij 1756, 1728 cm" 1 (C=0 groep), en 1164, 1152.5 cm ' (C-O- groep), en positieve banden, corresponderend met de gereduceerde enzym (Fe 2+ -heem) toestand bij 1742, 1723 cm ' (C=0 groep), en 1170, 1159 cm" 1 (C-O- groep). Plaats gerichte mutagenese van myeloperoxidase stelde ons in staat deze banden specifiek toe te kennen aan de Glu242 en Asp94 residuen van het eiwit. Mutatie van Glu242 deed één stel banden verdwijnen, terwijl mutatie van Asp94 resulteerde in het verlies van het andere stel. Verwijdering van de voorgestelde sulfonium ion binding door mutatie van het Met243 residu, toevoeging van de halides fluoride en chloride, als ook incubatie in zuur had voornamelijk een effect op de positie van de banden van de Asp94 ester binding. Hoofdstuk 3 geeft een spectroscopische en enzymatische karakterisering van de Asp94 en Glu242 mutanten van myeloperoxidase. Mutatie van het residu Asp94, en dus verbreking van de ester binding met de heem groep (Hoofdstuk 2) leidt tot twee vormen. De eerste vorm heeft spectroscopische eigenschappen die gelijk zijn aan die van het natieve myeloperoxidase. De tweede vorm heeft spectroscopische eigenschappen gelijk aan die van een Met243Gln mutant (een mutant waarin het Met243 residu dat betrokken is bij de sulfonium ion binding van het enzym vervangen is door een glutamine (Gin), Hoofdstuk 4). Er wordt daarom geconcludeerd dat deze vorm naast de Asp94 ester verbinding ook de voorgestelde sulfonium ion binding mist. De Asp94Asn mutant heeft nog steeds 30% rest activiteit ten opzichte van het natieve myeloperoxidase in de chlorerings reactie (vorming hypochloriet, bleekwater). Wanneer het Glu242 residu gemuteerd wordt tot Gin blijft de sulfonium ion binding intact. Glu242 zorgt echter samen met het ernaast liggende Met243 residu voor de lage symmetrie in de heem groep, zoals vastgesteld via resonantie Raman spectroscopie. Mutatie van een van de residuen leidt waarschijnlijk tot opheffing van de gebogen heem structuur en heeft een groep met een hogere mate van symmetrie tot gevolg. Voor de Glu242Gln mutant wordt er 8% rest activiteit gevonden in de chlorerings reactie. Tevens vertoont het low-spin EPR spectrum van de Glu242Gln mutant een toename in g- strain, wijzend op meer flexibiliteit van de heem ijzer en microheterogeniteit van de eiwit structuur. Hoofdstuk 4 beschrijft het effect van mutatie van Met243, het residu dat betrokken zou zijn in een sulfonium ion binding tussen het eiwit en de heem groep. In deze mutant is de zogenaamde Soret band in het optische absorptie spectrum verschoven van 428 naar 411 nm in de geoxideerde vorm, en van 474 naar 445 nm in de gereduceerde vorm van het enzym. Het alkalische pyridine hemochroom spectrum, dat vaak gebruikt wordt als indicator voor een aanwezige heem groep, is duidelijk veranderd en is nu vrijwel gelijk aan dat voor heem b of protoheem IX. Het resonantie Raman spectrum van deze mutant is aanzienlijk veranderd ten opzichte van dat van het natieve enzym, en wijst op een ijzer porphyrine-achtige 132

chromofoor structuur. Het is opmerkelijk dat deze mutant niet meer in staat is om chloride te oxideren tot hypochloriet. We concluderen dat het Met243 residu verantwoordelijk is voor de speciale eigenschappen van myeloperoxidase en dat een mutatie van dit residu resulteert in een enzym met eigenschappen gelijkend op het dierlijke peroxidase, lactoperoxidase. In Hoofdstuk 5 wordt de voorgestelde sulfonium ion binding verder onderzocht. Het Met243 residu is gemuteerd tot een Thr, een Gin en een Val, de residuen die op deze positie in respectievelijk eosinofiel peroxidase, lactoperoxidase en thyroid peroxidase voorkomen, alsmede in een Cys. De Soret band in de optische absorptie spectra van de geoxideerde mutanten ligt bij ongeveer 411 nm, een waarde die ook voor de andere dierlijke peroxidasen (eosinofiel peroxidase, lactoperoxidase en thyroidperoxidase) wordt gevonden. De chemische structuur van de heem groep is veranderd door de mutatie, wat blijkt uit het alkalische pyridine hemochroom spectrum. Tevens vertonen alle Met243 mutanten meer g-strain in hun low-spin EPR spectra, net als de Glu242Gln mutant (Hoofdstuk 3). Dit impliceert een verhoogde flexibiliteit van de heem ijzer en microheterogeniteit van de eiwit structuur. De resonantie Raman spectra van de mutanten zijn opvallend minder gecompliceerd dan die van het natieve enzym, en vormen een aanwijzing voor een ijzer porphyrine-achtige groep als prosthetische groep van het enzym. Verrassend is dat de Met243 mutanten aanzienlijk minder affiniteit voor chloride vertonen, de dissociatie constante (K d ) is 100-voudig verhoogd. Tevens hebben alle Met243 mutanten hun chlorerings activiteit verloren, behalve de Met243Thr mutant welke nog 15% rest activiteit heeft. In dit opzicht is het opmerkelijk dat eosinofiel peroxidase, dat ook een Thr residu heeft op deze positie ook een mate van chlorerings activiteit heeft. Met behulp van verschil FTIR spectroscopie was het mogelijk om specifiek de "CD 3 -gelabelde methionyl sulfonium ion verbinding te detecteren. We concluderen dat de sulfonium ion verbinding twee verschillende functies heeft. Allereerst fungeert het via zijn positieve lading als een elektron zuigende groep, en ten tweede zorgt het samen met het ernaast gelegen Glu242 residu voor een verstoring van de symmetrie in de heem groep. In Hoofdstuk 6 zijn de elektronische en magnetische eigenschappen onderzocht van de heem groepen in de geoxideerde en gereduceerde toestanden van het natieve myeloperoxidase en de Met243Thr mutant. Dit is onderzocht met variabele temperatuur (273 K-1.6 K) magnetische circulair dichroisme spectroscopie, samen met parallelle elektron paramagnetische resonantie, en optische absorptie studies. De spin toestanden van de geoxideerde en gereduceerde monsters, bij kamer en vloeibaar helium temperatuur, konden worden toegekend. De abnormale eigenschappen van myeloperoxidase die worden waargenomen met magnetische circulair dichroisme spectroscopie (bijvoorbeeld de rood verschoven en tegengestelde banden in de high-spin Fe 3+ en low-spin Fe 2+ toestanden) zijn het directe gevolg van de elektron zuigende sulfonium ion binding waarbij het Met243 residu betrokken is. 133

134