Enzymen op maat
Rede uitgesproken door
Prof.dr. I.W.C.E. Arends Op 12 maart 2008 ter gelegenheid van de aanvaarding van het ambt van hoogleraar in het vakgebied
Biokatalyse en Organische Chemie Aan de Technische Universiteit Delft Faculteit Technische Natuurwetenschappen (TNW)
1
‘’Dans la vie, rien n’est à craindre, tout est à comprendre’’
Marie Curie 2
Mijnheer de Rector Magnificus Leden van het College van Bestuur Collegae hoogleraren en andere leden van de universitaire gemeenschap, Zeer gewaardeerde toehoorders Dames en heren,
Organische Chemie Ik sta hier voor u als organisch chemicus en katalyticus gefascineerd door de wondere wereld der enzymen. In mijn openbare les wil ik u laten zien wat enzymen zijn en waar je ze voor kunt gebruiken. En vooral, hoe maak je interessante en nuttige enzymen op maat, en waarom is dat belangrijk voor de toekomst ? Daarvoor wil ik u eerst iets vertellen over moleculen en hoe je ze in elkaar kunt zetten: de wereld van de organische synthese.
Voorbeelden van organische chemie in ons dagelijks leven
Alles om ons heen is opgebouwd uit moleculen: polymeren, geneesmiddelen, geurstoffen en voedingsmiddelen. In de chemie zetten we deze moleculen in elkaar uitgaande van olie, gas en kolen als grondstoffen. In de toekomst zal dit gaan veranderen, maar daarover later meer. In de organische chemie is een gereedschapskist ontwikkeld met allerlei reagentia (=gereedschappen) erin waarmee je die syntheses kunt uitvoeren. Vaak zijn voor de synthese van complexe moleculen wel zo’n 40 stappen nodig. Een sprekend voorbeeld daarvan is Taxol®.
3
Taxol® is een belangrijk medicijn tegen kanker, dat oorspronkelijk uit de Taxus brevifolia boom werd geïsoleerd. Bij de organische synthese van een dergelijk molecuul op het laboratorium, komt soms wel 500 kg afval per kg product vrij. Er is dus dringend behoefte aan nieuwe gereedschappen die de bereiding van dergelijke producten veel efficiënter en duurzamer maken. Dit is het terrein van het vakgebied dat bekend staat als de groene chemie. De 12 principes van de groene chemie, zoals ontwikkeld door Paul Anastas van de “U.S. Environmental Protection Agency”, geven ons een leidraad bij het ontwerpen van schone processen. Eén van die 12 principes is de wenselijkheid om een katalysator te gebruiken. Een katalysator is een stof die processen het juiste reactiepad opstuurt en een versimpeling van de syntheseroute mogelijk maakt. Eigenlijk is een katalysator een stukje supergereedschap, waar je altijd al op zat te wachten en die het fabriceren werkelijk een stuk eenvoudiger maakt. Terug nu naar Taxol®. De natuur maakt dit molecuul zelf, echter zij heeft er veel minder stappen voor nodig. Blijkbaar heeft de natuur dus gereedschappen tot haar beschikking die een simpeler synthese mogelijk maken. Hoe zien die er uit ? Synthesegereedschappen
Taxol®
4
Cellen en enzymen De studie van de natuur en de organische chemie zijn nauw met elkaar verbonden: de Zweed Jöns Jacob Berzelius, de grondlegger van de katalyse, wees ons er halverwege de 19e eeuw reeds op dat proteïnen gelijk zouden zijn aan de katalysatoren van chemici en was daarmee zijn tijd ver vooruit.
Glas negatief van Saccharomius lugwigi,
Louis Pasteur geschilderd door A. Edelfeldt in 1885
Beijerinck collectie
De Franse chemicus Louis Pasteur had het echter in 1878 nog over “vital forces”. Hij bestudeerde de fermentatie van suiker en was ervan overtuigd dat de productie van alcohol alleen tot stand kon komen met behulp van levende organismen. Een doorbraak volgde in 1897 toen Eduard Büchner aan de universiteit van Berlijn ontdekte dat cel-vrije extracten ook buiten de cel werkzaam konden zijn. In deze extracten bevonden zich de enzymen. Hiermee begon de ontwikkeling van het bestuderen van de activiteiten van enzymen.
Plaquette hal Kluyver Laboratorium, Julianalaan 34 (Wijkniet, 1926).
Voordat we ingaan op hoe enzymen eruit zien, eerst terug naar die cellen. In Delft heeft de bestudering van micro-organismen een rijke historie. Martinus Willem Beijerinck kwam in 1895 naar Delft en stichtte daar de Delftse School voor Microbiologie. Hij werd bekend vanwege het gebruik van chemische methoden voor
5
de studie van gisten. De gisten die hij bestudeerde zagen er zo uit als geschilderd door zijn zus Henriëtte Beijerink.
Saccharomyces uvarum, geschilderd door H. Beijerinck (1846-1937)
Elektronen-tomogram van fission yeast, J.L. Hoog, EMBL (2007)
In de tijd van zijn opvolger, professor Kluyver, rond 1920, werden de microorganismen gezien als een soort levende fabriekjes. De micro-organismen maakten een bepaald product en dat kon prima worden opgeschaald. In die tijd konden we nog niet binnen in die cel kijken. Nu 100 jaar later kunnen we dat wel en op het plaatje ziet u een zogenaamd elektronentomogram van gist waarin de cellulaire architectuur, de kern, de netwerken van membranen, de vacuolen en de mitochondria, alle afzonderlijk, kunnen worden onderscheiden. Ik zei al dat de cel een soort levende fabriek is. Suiker, maar ook afval kunnen worden gevoed aan de cel en leveren uiteindelijk brandstoffen (ethanol) of bijvoorbeeld antibiotica op. Een andere manier om de cel te bekijken is om het hele metabole pad te volgen en te kijken wat er gebeurt op het moment dat voedingsstoffen de cel bereiken.
De cel als fabriek
6
Bij de route van voedingsstof naar product doorloopt een organische stof allemaal kleine stapjes. Op elk van die stapjes kun je inzoomen, en belangrijk om te onthouden is dat elk van die stappen door een enzym wordt gekatalyseerd. Zo’n micro-organisme maakt dus heel veel verschillende enzymen die allemaal een verschillende functie hebben. De enzymen zijn uiteindelijk verantwoordelijk voor de omzetting van het ene in het andere molecuul.
3-D structuur van het enzym chloorperoxidase uit Caldariomyces fumago
Nu iets over de structuur van enzymen. Enzymen zijn lange ketens van aminozuren, die in een heel specifieke structuur zijn gevouwen. Als je naar binnenkijkt kun je bepaalde elementen onderscheiden, helices en sheets, die ervoor zorgen dat er binnenin holtes en kanalen ontstaan met zeer specifieke ruimtelijke eigenschappen. De boodschap is: enzymen zijn moleculen èn katalysatoren. Het gebruik van enzymen buiten de cel is het terrein van de Biokatalyse en dit is het vakgebied waarop ik werkzaam ben: Biokatalyse en Organische Chemie. Wat kun je nu doen met die enzymen ? Enzymen als katalystoren
Schone omzetting: van hyacinth naar kaneel
7
Om nu weer terug te keren naar de organische chemie, wil ik bij u de volgende reactie introduceren: een alcohol die eenvoudig te isoleren is uit een hyacinth, namelijk kaneelalcohol wil ik in één stap omzetten naar het overeenkomstige aldehyde. Dit aldehyde geeft de smaak aan kaneel en is daarom een belangrijk product. Deze reactie is een oxidatie, waarbij een enzym twee protonen en twee elektronen dient te verwijderen. Een methode om dat te doen is met waterstofperoxide HOOH. Zoals weergegeven in de figuur komt hierbij alleen water als bijproduct vrij. Deze reactie ziet er dus prima uit. Het enzym dat deze reactie kan katalyseren is chloorperoxidase uit Caldariomyces fumago.
Chloorperoxidase van Caldariomyces fumago (CPO): doorsnede waarbij heem in het actieve centrum zichtbaar wordt. Tevens zijn twee kanalen zichtbaar die van bovenaf naar het centrum leiden (Pymol ).
Het enzym heeft een nauw gesloten buitenkant, maar door twee kanalen kun je naar binnen dringen. Binnen in het enzym vinden we een zogenaamde heem-site. Dit is een elektronenreservoir dat een ijzeratoom omringt. Waterstofperoxide dat door dit kanaal naar binnen diffundeert, vormt een kort levend intermediair, genaamd compound I, dat een reactief zuurstof (O)-atoom bevat: Fe=O. De alcohol die door het andere kanaal naar binnengaat kan selectief worden omgezet naar het overeenkomstige aldehyde. Vervolgens verlaten aldehyde en water het actieve centrum en de cyclus kan weer opnieuw beginnen. Dit is een mooi voorbeeld van biokatalyse, waaraan alleen schone reagentia te pas komen. Het is een effectieve reactie, maar als we nu met lucht willen oxideren gebeurt er vervolgens helemaal niets meer. Ik vertelde u al dat er heel veel enzymen bestaan, dus we kunnen een ander enzym uitkiezen. Dit is laccase: laccase is een koper-
8
bevattend enzym dat uitstekend elektronenrijke moleculen kan ontdoen van zijn elektronen. Een voorbeeldreactie is de oxidatie van lignine-moleculen in de bast van een boom. Het laccase-enzym bevat koper-antennes, die in staat zijn zuurstof uit de lucht als oxidatiemiddel te gebruiken, en daar komt de drijvende kracht voor deze reactie vandaan. Echter wanneer we laccase direct laten reageren met onze alcohol gebeurt er niets. We kunnen dit oplossen door een boodschappermolecuul in stelling te brengen. Dit boodschappermolecuul is TEMPO. In het volgende plaatje ziet u uitgelegd wat er gebeurt: met behulp van zowel laccase als TEMPO, als moleculaire zuurstof, wordt kaneelalcohol volledig omgezet in kaneelaldehyde. Deze reactie kent dus twee katalysatoren: laccase en TEMPO.
Activering door
Boodschapper molecuul: TEMPO
Schone oxidatie van kaneelalcohol met behulp van laccase-enzym (I. Matijošytė).
Een geheel andere oplossing is om zelf een enzym te ontwerpen. In Delft is recentelijk in de groep van prof. Hagen een ijzeropslagenzym geïsoleerd dat stabiel is bij heel hoge temperaturen. Dit enzym, genaamd ferritine, komt uit een Pyrococcus furiosus-organisme dat heel diep in de oceaan leeft dicht bij vulkanen. Wat bijzonder is aan dit enzym is dat het een soort lege bal is, en dat het ijzer dat er normaal inzit, vervangen kan worden door een ander metaal.
9
Apo-Ferritin
Pd-zout
Reductie met waterstof
Ferritine-eiwit als basis van een zelf-ontworpen enzym (S. Aksu-Kanbak, N. Hasan)
In dit enzym kunnen we nu zelf een redoxcentrum introduceren. In dit geval hebben we een palladiumcluster van atomen in het ferritine aangebracht. Het palladiumcluster is zo groot dat het opgesloten zit in het eiwit, terwijl de alcoholen en producten vrij naar binnen en naar buiten kunnen diffunderen door de kanalen. Dit zelf-ontworpen enzym is nu ook in staat om de oxidatie van kaneelalcohol uit te voeren.
VO43-
HOOH
Fytase-enzym met vanadaat als semi-synthetisch enzym (S. Aksu-Kanbak, F. v.d. Velde)
Een tweede voorbeeld om zelf enzymen te maken is om fosfaten die natuurlijk in enzymen worden gebonden, te vervangen door andere redox-actieve metaalanionen. Voor deze benadering hebben we fytase-enzym gekozen dat op grote schaal aan veevoer wordt toegevoegd. Het fosfaat in dit enzym hebben we vervangen door vanadaat. Op deze manier is ook een redox-enzym verkregen dat actief is in
10
oxidatiereacties met waterstofperoxide. Dit vanadaat-fytase is in staat om een zogenaamde sulfideoxidatie uit te voeren en deze reactie is van belang voor de productie van omeprazool, wereldwijd de meest verkochte maagzuurremmer. Vervolgens wil ik u voorstellen aan het molecuul cholinezuur. Cholinezuur is goed beschikbaar uit rundergal en de voornaamste toepassing ervan is de productie van ursodiol (sinds 1998 op de markt). Ursodiol is van belang voor de behandeling van cholesterolgalstenen. De werking ervan was al bekend uit de traditionele Chinese geneeskunde en de natuurlijke – slecht toegankelijke - bron is de gal van beren. Cholinezuur heeft drie alcoholische groepen. Nu zijn er enzymen die in staat zijn om selectief één van de drie groepen te herkennen. Dit toont aan hoe selectief enzymen zijn. De huidige chemische synthese laat deze selectiviteit niet toe en heeft daarom zes stappen nodig om dit voor elkaar te krijgen. De gewenste stap zouden we dus heel graag met een enzym uit willen voeren. Echter deze enzymen, namelijk de dehydrogenases, werken niet buiten de cel. De uitdaging is nu om deze enzymen buiten de cel te laten functioneren, op een economisch verantwoorde manier die bovendien kan worden opgeschaald. Om op deze uitdaging in te gaan, kunnen we twee benaderingen kiezen: 1. De eerste is om dit dehydrogenase-enzym te isoleren en te stabiliseren en deze te voorzien van een zuurstof-regeneratiesysteem. Wat er gebeurt is dat in de cel de waterstofatomen worden overgedragen aan de cofactor NAD+. Het enzym dat de cofactor kan regenereren met moleculaire zuurstof is NADH-oxidase. 2. OH
OH OH
OH
OH hydroxysteroid dehydrogenase
+ NADH + H+
+ NAD+ HO
H
OH
OH
HO
H
OH
cholic acid 0.5 O2 / - H2O oxidase
Synthese van ursodiol. Twee gekoppelde enzymen: hydroxysteroid dehydrogenase en NADH-oxidase
Als je deze enzymen effectief met elkaar kan koppelen heb je een nieuw enzymsysteem gebouwd dat cholinezuur met zuurstof kan omzetten in de bouwstof voor ursodiol.
11
2. In de tweede benadering nemen we een enzym dat de potentie heeft om een dergelijke reactie uit te voeren. Zo’n enzym zou bv. galactose-oxidase kunnen zijn. Dit enzym wordt door de natuur gebruikt voor de oxidatie van galactose. Je zou dit enzym zodanig kunnen modoficeren, dat het ook in staat is cholinezuur te oxideren. Op basis van 3D-molecuul-modellen is het mogelijk rationeel de enzymen te ontwerpen en aan te passen.
Rational design van galactose-oxidase Behalve door middel van “rational design”, kunnen we enzymen ook leren om een bepaald molecuul te oxideren. Dit nabootsen van “Darwanian” evolutie doen we in het laboratorium. Door families van genen met elkaar op te mengen is het redelijk eenvoudig om in een aantal dagen duizenden mutanten van een enzym te produceren, die iets verschillen van het oorspronkelijke enzym. De uitdaging hier is om een screening-methode te ontwikkelen die het mogelijk maakt binnen enkele dagen uit te vinden welke van die duizenden mutanten iets heeft opgeleverd. Als we die keuze hebben geïdentificeerd, kunnen we een tweede ronde van mutaties uitvoeren, enzovoort. Uiteindelijk kun je dan het geschikte enzym identificeren. Linda Otten heeft voor onze afdeling een nieuw laboratorium opgezet waar we “directed evolution” kunnen uitvoeren. parental gene
random mutagenesis/ shuffling
Best variants are starting point for the next round of mutagenesis
1 4
mutated genes
Testing of improved variants
2 3
cloning/expression
varian ts
search for desired variant using high throughput screening/selection systems
Enzymen op maat: versnelde evolutie van enzymen in het laboratorium.
12
Enzymen en ons klimaat Wat is nu de toekomst van deze technieken, behalve dat je er mooie enzymen mee kan maken die voor specifieke toepassingen bijzonder nuttig zijn ? Dit heeft te maken met de opwarming van de aarde en de vraagstukken die op ons afkomen in verband met het terugdringen van het gebruik van fossiele grondstoffen. In de volgende grafiek is het wereldwijde energieverbruik uitgezet in de tijd. Wat u ziet is dat wij op deze wijze absoluut niet door kunnen gaan. Onze oliereserves zijn nog niet op, maar het zal niet lang meer duren indien we op deze schaal doorgaan. Het heeft gevolgen voor de manier waarop we in de toekomst 1. onze energie, 2. onze brandstoffen en 3. onze chemische producten willen gaan produceren.
world energy forecast 300,0
Quadrillion Btu
250,0 oil
200,0
natural gas coal
150,0
nuclear 100,0
renewables
50,0 0,0 1980
1990
2000
2010
2020
2030
year
Wereld energieverbruik, bron International Energy Outlook 2007 (DOE, US)
Ik wil me hier beperken tot de productie van chemicaliën uit biomassa. Het platform groene grondstoffen [Platform Groene Grondstoffen LT vision 2006] heeft onze Nederlandse regering geadviseerd om in 2030 25% van onze fossiele grondstoffen voor producten in de chemische industrie te vervangen door biomassa. De benodigde hoeveelheid kunnen wij overigens in Nederland niet zelf produceren en naar verwachting zal minimaal 55% van die biomassa geïmporteerd moeten worden. Het gebruik van hernieuwbare grondstoffen is dè manier om een gesloten cyclus te verkrijgen. Door middel van de fotosynthese wordt CO2 uit de lucht gebonden en omgezet in bomen en gewassen. Via geologische processen die miljoenen tot miljarden jaren hebben geduurd, zijn er zo olie en kolen ontstaan, die door raffinage en processing in chemicaliën worden omgezet. Na verbruik eindigen de meeste producten als CO2 en dit CO2 wordt uiteindelijk weer omgezet in biomassa.
13
fotosynthese
CO2 + H2O
Gewassen/ Bomen Geologische processen
τ = 106-108 j
verbranding Brandstoffen/ Chemicaliën
Aardolie/ Steenkool
Koolstofcyclus
Wat er niet klopt aan deze cyclus is dat de tijdslijnen van de vorming van olie versus het gebruik ervan ver uit elkaar liggen. Als je er nu in zou slagen om een bypass uit te voeren direct van de biomassa naar de producten is de cyclus wel rond. Op deze manier produceer je netto geen CO2, omdat het CO2 afval dat vrijkomt bij de productie uiteindelijk weer gebruikt wordt om de grondstoffen te laten groeien. Bovendien wordt zo het gebruik van fossiele grondstoffen vermeden. Hoe ziet het productieplaatje voor de toekomst er dan uit ? Uit gras, hout, planten en bioafval kunnen onder meer lignine, hemicelluloses, celluloses, oliën en terpenen worden verkregen. Van deze grondstoffen kun je vervolgens weer een hele set van platformmoleculen maken. Voor de productie van platformmoleculen, zijn fermentaties en enzymatische omzettingen met cellulases uitermate belangrijk. Het is overigens goed te weten dat er aan de biomassa-kant momenteel belangrijke ontwikkelingen gaande zijn om een breed spectrum aan biomassa te kunnen fermenteren. Te allen tijde moeten we het gebruik van biomassa dat conflicteert met voedselproductie vermijden. Voor het toepassen van de zogenaamde tweede generatie biomassa, inclusief de C5-suikers en allerlei landbouwafval, is de ontwikkeling van nieuwe mico-organismen, zoals dat momenteel ook bij ons in de afdeling plaatsvindt, essentieel. Het is uitermate belangrijk om het volledige potentieel aan biomassa te kunnen benutten. Juist voor de omzetting van die platformmoleculen in chemicaliën is een heel belangrijke rol voor de enzymkatalyse te verwachten.
14
syngas
bio-oliën
enzymen
hydrolyse fermentatie
éénpots cascades
Fischer-Tropsch koolwaterstoffen
Ethanol
Platform moleculen
enzymen BRANDSTOFFEN/CHEMICALIEN
Proces-opties naar bioproducten Een voorbeeld van zo’n platformmolecuul is glycerol, dat in grote hoeveelheden op de markt is. Nu reeds wordt glycerol in plaats van propeen gebruikt als de grondstof voor epichloorhydrin. Dit proces vergt echter tonnen chloor en base. Deze processen zou je door een combinatie van nieuwe bio- en chemo-katalytische methoden zeer zeker willen verbeteren. Een andere belangrijke ontwikkeling is de afbraak van lignocellulose. De tweede generatie biomassa bestaat voor bijna 30% uit lignine. Deze lignine bevat heel veel koolstoffen die je zou willen benutten. In de natuur wordt een combinatie van laccase en peroxidases ingezet om lignine af te breken. Veelal gebeurt dit nu micobiologisch, maar door gerichte inzet van enzymen buiten de cel kan dit veel selectiever, waardoor de verdere afbraak van nuttige intermediairen kan worden vermeden. Deze bio-platformmoleculen zijn zuurstofrijk en weer terugkomend op de gereedschapskist in de organische chemie, vergen ze een heel andere type gereedschappen. Zo zal bijvoorbeeld het vervangen van zuurstof door andere functionele groepen, zonder het gebruik van beschermende of activerende reagentia, een belangrijke toevoeging zijn. Uiteindelijk zal een combinatie van nieuwe chemische en enzymatische tools de uitkomst bieden om met deze nieuwe uitdaging om te gaan. Ik hoop dus dat ik u heb laten zien, hoe belangrijk de zoektocht naar bruikbare enzymen is. Mijn visie is om de enzymen die ik jullie heb laten zien op maat te maken voor bijvoorbeeld biomassa-moleculen met meer dan één alcoholgroep, maar ook voor epoxidaties en voor de productie van chirale moleculen. Naast
15
oxidaties zullen ook reducties en hydrateringen een belangrijk speerpunt zijn van ons Delftse onderzoek. Ik wil benadrukken dat veel van dit werk mogelijk wordt gemaakt door de publiekprivate onderzoeksprogramma’s B-basic (Bio-Based Sustainable Industrial Chemistry), Catchbio (Catalysis for Sustainable Chemicals from Biomass) en ACTS (Advanced Chemical Technologies for Sustainability). Verder wil ik ook de NRSC-C (Netherlands Research School for Combination Catalysis Controlled by Chemical Design) en NIOK (Nederlandse Instituut voor Onderzoek in de Katalyse) bedanken voor het steunen van ons biokatalyse-onderzoek.
Onderzoeksfinanciering in de biokatalyse
DEWIS Ik wil nu overgaan op een ander onderwerp dat mij in het dagelijks leven aan deze universiteit bijzonder bezighoudt. Als vrouwelijke hoogleraar en ambassadeur van DEWIS – Delft Women in Science – wil ik u ons netwerk van vrouwelijke wetenschappers aan de TUDelft onder de aandacht brengen. Het was in 1954 dat de eerste vrouwelijke hoogleraar werd aangesteld aan de TUDelft (met behoud van lectorsalaris), haar naam was Antonia Korvezee. Zij was hoogleraar in de theoretische scheikunde en was gespecialiseerd in radioactiviteit. Zij werkte o.a. in het laboratorium van Mevr. Prof. Marie Curie te Parijs.
16
Antonia Elisabeth Korvezee (1899-1978), Hoogleraar Theoretische Scheikunde, April 1954 TUDelft (Fotoverantwoording: Origineel Gemeentearchief Delft)
Sindsdien is er veel veranderd, maar het aandeel vrouwen onder de wetenschappelijke staf is nog steeds heel laag. De situatie in Delft kan het beste worden geïllustreerd met een kleine analyse. Functiecategorie naar sekse 100 90 80 70
(%)
60 M in FTE
50
V in FTE
40 30 20 10 0 SA
TWAI
PROM
OVWP
UD
UHD
HL
De schaarplot (TUDelft WP-monitor peildatum 31-12-2006), Analoog aan analyse M. Bosch (oratie okt 2007 UM).
De schaarplot vind ik zelf altijd heel inzichtelijk. Het toont aan dat er een lekkende pijplijn is die vrouwelijke wetenschappers naar elders doet verhuizen. Ik vind het heel bijzonder dat ons College het initiatief heeft opgepakt, om actief als speerpunt van
17
zijn beleid te maken het aantal vrouwelijke wetenschappers te verhogen. Ook onze vorige minister van OCW heeft de ambitie geformuleerd dat het percentage vrouwelijke hoogleraren in Nederland in 2010 een niveau moet hebben bereikt van 15%. Overigens ligt de EU-doelstelling, vastgelegd in het Lissabon-akkoord van 2000, op 25% in 2010. Ik verwijs naar Nancy Hopkins, hoogleraar biologie aan MIT. Zij was in oktober 2007 op bezoek in Delft om ons uit te leggen hoe actieve werving in staat is het aantal vrouwelijke hoogleraren te verhogen. Zij legde uit dat één van de mythes is dat het vanzelf met de tijd beter wordt. Bij MIT werd vooruitgang alleen geboekt met aanzienlijke inspanning van het management en toenemende bewustwording onder de academische (zowel mannelijke als vrouwelijke) stafleden. Ik geloof persoonlijk dat een actieve en positieve opstelling van afdelingen en faculteiten een enorm verschil kan uitmaken in het aantrekken van vrouwelijke hoogleraren. Het is topsport bedrijven in een bijzondere omgeving, maar in de topsport zijn veel vrouwen te vinden. Ik vind het zelf een voorrecht om aan de TUDelft een rolmodel te mogen vervullen.
Onderwijs Ik wil besluiten met iets te zeggen over het onderwijs. In Delft en Leiden leiden wij gezamenlijk biotechnologen en chemische ingenieurs op. Er zijn twee opleidingen: Molecular Science en Technology (MST) en Life Science en Technology (LST) die zich momenteel in een toenemende belangstelling mogen verheugen bij de studenten. Het les mogen geven aan jonge mensen en hen binnen te leiden in de wereld van moleculen, katalysatoren en enzymen is een boeiende ervaring. Momenteel komen de studenten al in hun eerste jaar in contact met een onderzoeksomgeving en voeren proeven met enzymen uit in ons laboratorium. Dit brengt de nodige praktische spanningen op de laboratoriumwerkvloer met zich mee, maar is meer dan de moeite waard. Daarnaast zijn we bezig een nieuwe duurzaamheidsmajor te ontwikkelen voor studenten MST. Thema’s hierbinnen zijn naast de groene chemie en witte biotechnologie, de industriële ecologie, waterstofeconomie en duurzaam energiebeheer.
18
Gezamenlijke opleidingen in Delft en Leiden met scheikunde als basis.
Persoonlijk heeft het coachen van groepen studenten die werken aan een “conceptual process design” en een “conceptual product design” mij veel geleerd. Het heeft mij als chemicus en niet-ingenieur veel bijgebracht over hoe technologen denken en wat voor hen belangrijk is. Daarnaast zie ik het als mijn taak hen scherp te houden bij de innoviteit van hun ontwerp. Van een universiteit mag bij uitstek worden verwacht dat zij niet de gebaande paden bewandelt, maar de wetenschap van de techniek altijd een stap voor wil zijn. Creativiteit is daarbij een van de gereedschappen die essentieel zijn. “Out of the box thinking” staat op de agenda van het Innovatieplatform en van veel bedrijven. Ik heb nog het voorrecht gehad om door wijlen Dr. Dolf Grunwald gecoacht te zijn bij het overbrengen van creativiteit op chemische ingenieurs. Brainstormen lukt de meesten nog wel, maar bewust op zoek gaan naar minder voor de hand liggende ideeën, en niet tevreden zijn met de meest solide en technisch juiste oplossing is niet altijd even voor de hand liggend. Vooral het werken in multidisciplinaire teams met master-studenten over de hele wereld, voor wie Engels niet de moedertaal is, maakt het een dynamisch groepsgebeuren. Het onderwijs vergt veel aandacht en zorg, maar de universiteit met al haar onderzoeksgroepen is als geen ander in staat de studenten voor te bereiden op een dergelijke omgeving. Als voorzitter van de examencie MST wil ik dan ook een pleidooi uitspreken voor de afstudeerstage binnen de universiteit. Studenten kunnen haast niet wachten, lijkt het soms, om deze stap naar de industrie te maken. Naast hun afstudeerstage, die voor een ieder verplicht is, willen ze daarom graag ook hun afstudeeropdracht binnen een bedrijf of andere universiteit verrichten, niet zelden op zeer exotische plaatsen in de wereld. Echter de taak van een afstudeerdocent is een zeer belangrijke. In deze periode dient de student een serieuze probleemstelling met data te onderzoeken, waarbij de ervaring van de docent in een leermeester/gezelrelatie een wezenlijk onderdeel vormt van de opleiding. Dit wil niet zeggen dat
19
afstuderen par se en altijd binnen onze muren plaats moet vinden, maar afstuderen buiten de deur zal eerder uitzondering dan regel zijn.
Tenslotte wil ik de mensen bedanken met wie ik heb samengewerkt en die voor mij belangrijk zijn om de concepten te ontwikkelen, zoals ik die zojuist heb uitgelegd: Roger Sheldon voor het mij bijbrengen van een scherpe visie op de katalyse en de wereld van de groene chemie. Fred van Rantwijk en Ulf Hanefeld voor het fungeren als mijn sparring partners door de jaren heen en de vruchtbare samenwerking. Fred Hagen en Simon de Vries die mij hebben verwelkomd in de enzymologie. Verder alle AIO’s en Post-Docs en stafleden van de sectie BOC in de afgelopen 13 jaar. Tenslotte ook collega’s binnen de afdeling BT en DCT.
Sectie BOC voor Escher Museum Den Haag, Sept. 2007.
Last but not least mijn thuisfront: Kevin, Melissa en Dave. Een inspirende en liefhebbende omgeving thuis is ontzettend belangrijk om mijn werk, hobby en taken aan deze universiteit uit te kunnen oefenen. Jullie zorgen voor de broodnodige ontspanning, en jullie zijn de basis waarop ik altijd kan bouwen. Ik vind het bijzonder dat ik deze dag en de toekomst samen met jullie tegemoet kan gaan. Ik heb gezegd.
20
