Dit proefschrift onderzoekt hoe enzymreactienetwerken (ERN’s) kunnen worden ontworpen en bestudeerd in stromingsreactoren, systemen waarin vloeistoffen continu door een apparaat stromen om biochemische reacties te laten plaatsvinden. Het brengt de belangrijkste principes in kaart die nodig zijn om deze netwerken efficiënt te laten functioneren en er zinvolle informatie uit te halen.
Allereerst wordt onderzocht hoe enzymen aan minuscule bolletjes kunnen worden gekoppeld, zodat ze onder stromingsomstandigheden actief blijven. Het opbouwen van een multi-enzymroute op deze manier is een uitdaging, aangezien alle enzymen functioneel moeten blijven en soepel moeten samenwerken. Het proefschrift evalueert ook verschillende reactortypen om te bepalen welke het meest geschikt zijn voor geïmmobiliseerde enzymen.
Een belangrijk aandachtspunt is actief leren door middel van een experimentele ontwerpbenadering die gebruikmaakt van zorgvuldig gevarieerde invoerpatronen om te onthullen hoe enzymen zich gedragen en op elkaar inwerken. Wanneer enzymen vrij in oplossing worden gebruikt in plaats van aan bolletjes te zijn bevestigd, wordt deze methode nog krachtiger: hierdoor kan het reactiegedrag sneller worden ontdekt en wordt het aantal benodigde experimenten verminderd.
De belangrijkste bevinding is dat getimede invoerstrategieën, waarbij nauwkeurig wordt geregeld wanneer en hoe substraten het systeem binnenkomen, de uiteindelijke opbrengst van complexe enzymcascades drastisch kunnen verbeteren. Het proefschrift sluit af met een beschrijving van hoe deze inzichten de vooruitgang versnellen op het gebied van celvrije biosynthese, een veelbelovende route naar duurzame chemische productie.
Miglė Jakštaitė werd op 13 september 1994 geboren in Šiauliai, Litouwen. Ze schreef zich in aan de Universiteit van Vilnius, Litouwen, waar ze in 2017 haar BSc in scheikunde behaalde. Gemotiveerd door haar passie voor de interactie tussen scheikunde en biologie besloot Miglė naar Nederland te verhuizen en een master in scheikunde te volgen, met een specialisatie in Chemistry for Life aan de Radboud Universiteit Nijmegen. Voor haar eerste stage sloot ze zich aan bij de groep van prof. Wilhelm Huck bij de afdeling Fysische Organische Scheikunde, waar ze positieve en negatieve terugkoppelingslussen construeerde in enzymatische chemische reactienetwerken. Na het behalen van haar masterdiploma in scheikunde in 2019 koos Miglė ervoor haar academische loopbaan voort te zetten en trad ze opnieuw toe tot de groep als promovendus onder begeleiding van prof. Wilhelm Huck aan de Radboud Universiteit. Ze deed onderzoek naar dynamische regeling en optimalisatie van enzymatische reactienetwerken voor celvrije biosynthese; de resultaten daarvan worden in dit proefschrift gepresenteerd.