Polymerization of hyperbrached polysaccharides by combined biocatalysis van der Vlist, Jeroen

Vergelijkbare documenten
Van 'gastarbeider' tot 'Nederlander' Prins, Karin Simone

Improving the properties of polymer blends by reactive compounding van der Wal, Douwe Jurjen

De betrouwbaarheid van kleinschalige methoden voor waterzuivering Kaaij, Rachel van der

Laat maar zitten Janssen, Janine Hubertina Lambertha Joseph

Citation for published version (APA): Mazzola, P. (2016). Phenylketonuria: From body to brain [Groningen]: Rijksuniversiteit Groningen

University of Groningen. De afkoelingsperiode in faillissement Aa, Maria Josepha van der

University of Groningen

University of Groningen. Up2U Harder, Annemiek T.; Eenshuistra, Annika

University of Groningen. Zorgvermijding en zorgverlamming Schout, Hendrik Gerrit

Procesevaluatie van het Navigator project Jager, John Mike

University of Groningen

Dynamics of inner ear pressure change with emphasis on the cochlear aqueduct Laurens-Thalen, Elisabeth Othilde

Citation for published version (APA): Veeze, P. (1968). Rationale and methods of early detection in lung cancer. [S.n.].

Bouwen op een gemeenschappelijk verleden aan een succesvolle toekomst Welling, Derk Theodoor

Mensen met een verstandelijke handicap en sexueel misbruik Kooij, D.G.

Neuroanatomical changes in patients with loss of visual function Prins, Doety

University of Groningen. Hulp op maat voor leerlingen met leerproblemen in het vmbo Mombarg, Remo

Quantitative STIR MRI as prognostic imaging biomarker for nerve regeneration Viddeleer, Alain

University of Groningen

University of Groningen. Electron Holography of Nanoparticles Keimpema, Koenraad

Draagvlak migratiebeleid Postmes, Thomas; Gordijn, Ernestine; Kuppens, T.; Gootjes, Frank; Albada, Katja

University of Groningen. De besmettelijkheid van de ftisis Groenhuis, Dirk Johan Jacob

Een model voor personeelsbesturing van Donk, Dirk

Schoolsucces van Friese leerlingen in het voortgezet onderwijs de Boer, Hester

Multiple sclerose Zwanikken, Cornelis Petrus

University of Groningen. Eerste Hulp vaker ter plaatse Verhage, Vera

Interactie als gereedschap Koole, Tom

Citation for published version (APA): Scheepstra, A. J. M. (1998). Leerlingen met Downs syndroom in de basisschool Groningen: s.n.

Molecular aspects of HNPCC and identification of mutation carriers Niessen, Renee

Citation for published version (APA): Hoekstra, H. J. (1982). Fractures of the proximal femur in children and adolescents [S.n.]

Zorgen rondom IVF Boekaar, J.; Riemersma, M.

Electric double layer interactions in bacterial adhesion and detachment Poortinga, Albert Thijs

University of Groningen. Inferior or superior Carmona Rodriguez, Carmen

University of Groningen. Vrije en reguliere scholen vergeleken Steenbergen, Hilligje

Hypothalamus, pituitary and thyroid. The control system of thyroid hormone production. Sluiter, Wim J.

Galacto-oligosaccharide synthesis using immobilized β-galactosidase Benjamins, Frédéric

Citation for published version (APA): Verbakel, N. J. (2007). Het Chronische Vermoeidheidssyndroom, Fibromyalgie & Reuma.

Intrapersonal factors, social context and health-related behavior in adolescence Veselska, Zuzana

Citation for published version (APA): Roodenburg, J. L. N. (1985). CO2-laserchirurgie van leukoplakie van het mondslijmvlies. [S.l.]: [S.n.].

University of Groningen. Resultaat van pleegzorgplaatsingen Oijen, Simon van

Improving metabolic control in NIDDM patients referred for insulin therapy Goddijn, Patricia Petra Maria

Understanding the role of health literacy in self-management and health behaviors among older adults Geboers, Bas

Oxidative dehydrogenation of ethylbenzene under industrially relevant conditions Zarubina, Valeriya

University of Groningen

University of Groningen. Positron emission tomography in urologic oncology Jong, Igle Jan de

Citation for published version (APA): Weide, M. G. (1995). Effectief basisonderwijs voor allochtone leerlingen Groningen: s.n.

Multiple sclerose Zwanikken, Cornelis Petrus

The development of stable influenza vaccine powder formulations for new needle-free dosage forms Amorij, Jean-Pierre

The importance of tactical skills in talent development Kannekens, Rianne

Citation for published version (APA): Fodran, P. (2015). Stereoselective synthesis of glycerol-based lipids [S.l.]: [S.n.]

University of Groningen. Quantitative CT myocardial perfusion Pelgrim, Gert

Uw mening over gaswinning uit het Groningen-gasveld: Onderzoeksresultaten fase 2 Hoekstra, Elisabeth; Perlaviciute, Goda; Steg, Emmalina

University of Groningen. Stormy clouds in seventh heaven Meijer, Judith Linda

The role of camp-dependent protein kinase A in bile canalicular plasma membrane biogenesis in hepatocytes Wojtal, Kacper Andrze

University of Groningen. Rheokinetics Cioffi, Mario

Cryosurgery in cervical intraepithelial neoplasia. A morphometric study Boonstra, Hendrik

Citation for published version (APA): Crane, L. M. A. (2011). Intraoperative fluorescence imaging in cancer Groningen: s.n.

University of Groningen. Embryogenesis and neogenesis of the endocrine pancreas Gangaram-Panday, Shanti Tireshma

Knowledge, chance, and change Kooi, Barteld

Citation for published version (APA): Tijdschrift voor Genderstudies (2018). Jaarrekening Stichting Tijdschrift voor Vrouwenstudies.

The diversity puzzle Mäs, Michael

University of Groningen. Living with Rheumatoid Arthritis Benka, Jozef

University of Groningen. DNA nanoparticles as ocular drug delivery platform de Vries, Jan Willem

Today's talented youth field hockey players, the stars of tomorrow? Gemser, Marije

Helping infants and toddlers in Foster family care van Andel, Hans

University of Groningen. Photochromic molecular switches Robertus, Jort

University of Groningen. Enabling knowledge sharing Smit - Bakker, Marloes

Man of vrouw? Een onderzoek naar sekseverschillen in reacties op chronische aandoeningen Roeke, M.

On the mechanism of prokaryotic glutamate transporter homologues Groeneveld, Maarten

Lamotrigine in bipolar depression Loos, Marcus Lambertus Maria van der

Citation for published version (APA): Holwerda, A. (2013). Work outcome in young adults with disabilities Groningen: s.n.

Citation for published version (APA): Megens, R. P. (2012). DNA-Based asymmetric catalysis as a synthetic tool Groningen: s.n.

The etiology of functional somatic symptoms in adolescents Janssens, Karin

Citation for published version (APA): Oldenziel, W. H. (2006). Application of a glutamate microsensor to brain tissue. s.n.

Citation for published version (APA): Egberink, I. J-A. L. (2010). Applications of item response theory to non-cognitive data Groningen: s.n.

Citation for published version (APA): van der Ploeg, J. (1997). Instrumental variable estimation and group-asymptotics Groningen: s.n.

Opvoeding op school en in het gezin. Onderzoek naar de samenhang tussen opvoeding en de houding van jongeren ten opzichte van sociale grenzen

Development and description of controlled release formulations for use in powder detergents Hartman Kok, Paul Jean Antoine

Understanding the role of health literacy in self-management and health behaviors among older adults Geboers, Bas

University of Groningen. Dwaallichten, struikeltochten, tolwegen en zangsporen Roodbol, Pieternella

University of Groningen. De emergentie en evolutie van drie werelden de Vries, André

University of Groningen. Risk factors for injury in talented soccer and tennis players van der Sluis, Alien

De primaire frozen shoulder Stenvers, Jan Derek

Citation for published version (APA): Kondratyuk, S. (2000). Dressing the nucleon causally Groningen: s.n.

University of Groningen. BNP and NT-proBNP in heart failure Hogenhuis, Jochem

Transcriptome analysis to investigate the link between obesity and its metabolic complications Wolfs, Marcel Guillaume Maria

Verbindingskracht & combinatievermogen de Vries ev Delies, Jantina Jantje

Effective monitoring and control with intelligent products Meyer, Gerben Gerald

University of Groningen. Paula voor goud Piersma, Theun. Published in: Vogels+

Citation for published version (APA): Scheepstra, A. J. M. (1998). Leerlingen met Downs syndroom in de basisschool Groningen: s.n.

University of Groningen. Structured diabetes care in general practice Fokkens, Sudara Andrea

University of Groningen. Symptom network models in depression research van Borkulo, Claudia

University of Groningen. Safe and Sound van den Bosch, Kirsten Anna-Marie

The infant motor profile Heineman, Kirsten Roselien

University of Groningen

Monolayer and thin film behaviour of stereoregular poly(methacrylates) Brinkhuis, Richard Hendrikus Gerrit

University of Groningen. Two-stage dental implants inserted in a one-stage procedure Heijdenrijk, Kees

Sphingolipids, rafts and multidrug resistance Hinrichs, Joann Wilhelm Jakob

Transcriptie:

University of Groningen Polymerization of hyperbrached polysaccharides by combined biocatalysis van der Vlist, Jeroen IMPORTANT NOTE: You are advised to consult the publisher's version (publisher's PDF) if you wish to cite from it. Please check the document version below. Document Version Publisher's PDF, also known as Version of record Publication date: 2011 Link to publication in University of Groningen/UMCG research database Citation for published version (APA): van der Vlist, J. (2011). Polymerization of hyperbrached polysaccharides by combined biocatalysis Groningen: s.n. Copyright Other than for strictly personal use, 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), unless the work is under an open content license (like Creative Commons). Take-down policy If you believe that this document breaches copyright please contact us providing details, and we will remove access to the work immediately and investigate your claim. Downloaded from the University of Groningen/UMCG research database (Pure): http://www.rug.nl/research/portal. For technical reasons the number of authors shown on this cover page is limited to 10 maximum. Download date: 13-11-2017

Samenvatting Polysachariden of koolhydraten zijn veelzijdige biopolymeren. Dit komt tot uitdrukking in de vele functies die biopolymeren vervullen in de natuur. De polysachariden cellulose en pectine geven houtvezels hun structuur, zetmeel verzorgt de energieopslag in planten en chitin vind men in het exoskelet van krabben en insecten. De moleculaire eigenschappen van bovengenoemde polysachariden zijn uitstekend wat betreft het molecuulgewicht en stereoregulariteit. Het is moeilijk om de bovengenoemde structuren via conventionele (polymeer)chemie in het laboratorium te evenaren. Daarom is het meeste onderzoek die zich bezig houdt met polysachariden er op gefocust natuurlijke polysachariden te modificeren. In de natuur maken enzymen de synthese van polysachariden mogelijk. De conventionele manier om polysachariden te synthetiseren (in een laboratorium) is in veel aspecten inferieur aan de enzym gekatalyseerde polymerisaties zoals beschreven in dit proefschrift. We beschrijven hier een enzym gekatalyseerd systeem waarmee hypervertakte polysachariden gesynthetiseerd kunnen worden met controle over molecuulgewicht, stereoregulariteit en vertakkingsgraad. Bovendien kunnen de hypervertakte polysachariden gekoppeld worden aan synthetische substraten (polymeer, oppervlak, etc.) zodat hybride structuren ontstaan. De unieke eigenschappen van de enzymen aardappel fosforylase en glycogeen vertakkingsenzym worden in dit onderzoek gecombineerd voor de synthese van een hypervertakt polyglucaan bestaande uit D glucose eenheden die met elkaar verbonden zijn via (1 4) glycosidische verbindingen. Vertakking vindt plaats op de C6 positie van de D glucose eenheden. Het enzym fosforylase katalyseert de additie van D glucose eenheden via een (1 4) verbinding aan een kort oligoglucaan (acceptor substraat). Hierdoor ontstaat er een groeiende lineaire glucaanketen. Glucose 1 fosfaat wordt hierbij gebruikt als donor substraat (monomeer). Fosforylase is de drijvende kracht achter de enzymatische tandempolymerisatie terwijl het glycogeen vertakkingsenzym de in situ formatie van vertakkingspunten katalyseert via de introductie van (1 6) verbindingen. De exacte katalyse van het glycogeen vertakkingsenzym omvat de 129

hydrolyse van een (1 4) glycoside verbinding waarna het vrij gekomen terminale oligosacharide verplaatst wordt naar een C6 positie van een groeiende glucaanketen. Een belangrijke eigenschap van fosforylase en essentieel voor het werk als beschreven in dit proefschrift is dat de aanwezigheid van een acceptor substraat een vereiste is voor de katalyse van lineaire glucaanketens. Hoofdstuk 2 beschrijft de basisprincipes van de enzym gekatalyseerde tandempolymerisatie en de hoofdstukken 3, 4 en 5 laten voorbeelden zien van hybride structuren die ontstaan als het acceptor substraat eerst gekoppeld wordt aan bv. een synthetisch polymeer of oppervlakte. HOOFDSTUK 2 beschrijft de isolatie en zuivering van de benodigde enzymen, de synthese van de uitgangsstoffen en de optimale reactie condities. Er wordt aangetoond dat beide enzymen voldoende activiteit vertonen bij 37 C en een ph van 7 waardoor een tandempolymerisatie bij deze omstandigheden mogelijk is. Het donor substraat dat gebruikt is in dit onderzoek is maltoheptaose. Maltoheptaose is zuiver verkregen in een opbrengst van 10 % via de zuur gekatalyseerde hydrolyse van cyclodextrine. De enzym gekatalyseerde tandempolymerisatie van hypervertakte polyglucanen gedraagt zich als een levende polymerisatie. De volgende kenmerken heeft de enzymatische polymerisatie gemeen met een levende polymerisatie: De polymeerketens groeien lineair met de tijd. Wanneer extra G 1 P toegevoegd wordt groeien de ketens verder. Een terminatiestap ontbreekt in het polymerisatiemechanisme. Polymeren met een lage polydispersiteit worden verkregen. Daarnaast zijn er verschillende technieken gebruikt om de hypervertakte polysachariden te karakteriseren. De vertakkingsgraad is bepaald met 1 H NMR spectroscopie en is 11 %. Na de specifieke hydrolyse van alle (1 6) is de ketendistributie van de producten bepaald met MALDI ToF spectrometrie. De ketendistributie vertoont een minimum en maximum ketenlengte van respectievelijk 4 en 15 D glucose eenheden met een maximum bij 7 D glucose eenheden. In HOOFDSTUK 3 worden de resultaten gepresenteerd van de hierboven beschreven tandempolymersatie gestart vanaf een speciaal geprepareerd silica (Si) oppervlak. De Si substraten zijn hiervoor eerst schoon gemaakt en geoxideerd waarna ze via een aminosilanisatieproces gefunctionaliseerd werden. Dit resulteerde in een amino 130

groep dichtheid van 2,8 per nm 2. Vervolgens is maltoheptaose aan de aminogroepen gekoppeld middels een reducerende aminering. Het is berekend dat de efficiëntie van deze koppeling 67 % is. De maltoheptaose gefuntionaliseerde Si substraten zijn gebruikt voor de enzym gekatalyseerde tandempolymerisatie met als resultaat een Si oppervlak bedekt met een laag covalent verbonden hypervertakte polyglucanen. De dikte van de hypervertakte coating is bepaald met ellipsometrie en varieerde tussen de 12 en 20 nm. Sterische hindering is waarschijnlijk de beperkende factor in het polymerisatieproces waardoor de dikte van de coating gelimiteerd is. HOOFDSTUK 4 toont de resultaten die behaald zijn door de enzym gekatalyseerde tandempolymerisatie te starten vanaf multifunctionele acceptor substraten. Deze substraten werden gesynthetiseerd door amino dragende moleculen te functionaliseren met maltoheptaose. De exacte reactie omvat de reducerende aminering van maltoheptaose met butaandiamine (BDA) of tris(2 aminoethyl)amine (TREN). Aldus wordt er respectievelijk een difuntioneel (BDA (G7) 2 ) en trifunctioneel (TREN (G7) 3 ) acceptor substraat verkregen. De reactie als hierboven beschreven verloopt voor ongeveer 50 % en dat betekent dat er naast compleet gefunctionaliseerde amino dragers ook onvolledige reactieproducten aanwezig zijn. Deze onvolledige reactieproducten werden selectief verwijderd met het kolom materiaal Amberlite IR 120 (H + ). Vervolgens werden de gezuiverde multifunctionele acceptor substraten gebruikt in de enzym gekatalyseerde tandempolymerisatie. De verwachtte toename in reactiesnelheid werd waargenomen maar was niet zo groot als theoretisch mogelijk. Vermoedelijk wordt de fosforylase gekatalyseerde reactie vertraagd door moeilijk bereikbare ketenuiteinden wat resulteert in een afname van de reactiesnelheid. Door de verhouding G 1 P/ACCEPTOR SUBSTRAAT tijdens de reactie te variëren konden hypervertakte structuren gepolymeriseerd worden met verschillende molecuulgewichten. Dit is bevestigd middels dynamische lichtverstrooiing. HOOFDSTUK 5 demonstreert de resultaten die behaald zijn door de enzym gekatalyseerde polymerisatie te starten vanaf een acceptor substraat gekoppeld aan een polyethyleenglycol (PEG) polymeer. MALDI ToF massa spectrometrie metingen bevestigen de koppeling tussen maltoheptaose en de PEG keten. Wanneer de enzym gekatalyseerde tandempolymerisatie gestart wordt in aanwezigheid van dit zogenaamde macrosubstraat ontstaan er diblok copolymeren bestaande uit een lineair PEG gedeelte en een hypervertakt polysacharide gedeelte. Door de verhouding G 1 P/MACROSUBSTRAAT tijdens de reactie te variëren konden hypervertakte 131

diblok copolymeren gepolymeriseerd worden met verschillende molecuulgewichten. Dit is bevestigd middels dynamische lichtverstrooiing. 132