BBRC: Ученые впервые измерили скорость фермента, расщепляющего древесину

Исследователи хотят использовать древесину как сырьё для производства различных материалов. В этом им может помочь молекулярная машина, обнаруженная в грибах — она разлагает сложные материалы на более простые компоненты.

Учёный из Университета Кобе создал тестовый корм для этой биомашины, который позволяет наблюдать за её работой в условиях, близких к естественным. Это поможет улучшить работу молекулярной машины и использовать её в промышленности.

Инженеры-биохимики хотят перерабатывать древесину в биопластики, медицинские препараты, пищевые добавки и топливо. Но структура древесины мешает этому.

По словам биоинженера из Университета Кобе Ко Санхо, сначала нужно разделить связанные материалы — лигнин и гемицеллюлозу, которые содержатся в древесине, чтобы использовать их как сырьё.

Нужно расщепить древесину. В этом могут помочь грибы, у которых есть специальные ферменты. Но чтобы использовать их в промышленности, нужно понять, как они работают. Исследователям не хватало подходящего «корма» для фермента, чтобы изучить его функции.

Ко, бывший аспирант Университета Синсю, не смог построить график динамики ферментативной реакции, используя общепринятый тестовый субстрат. Он даже связался с исследователем, который первым обнаружил этот фермент, но тот ответил, что Ко всё делает правильно, а результаты типичны для попыток охарактеризовать этот фермент.

Тогда биоинженер и его команда создали новый материал, который похож на природный субстрат фермента. При этом он прост для химической модификации и компьютерного моделирования.

Ранее учёные нашли другой фермент, с помощью которого смогли создать специфические фрагменты гемицеллюлозы. Только благодаря им удалось синтезировать подходящий тестовый субстрат.

Свои результаты исследователи опубликовали в журнале Biochemical and Biophysical Research Communications.

Команда Ко первой наблюдала за работой фермента в естественных условиях и определила его скорость реакции и сродство. Это важные параметры для биоинженеров.

Ко рад, что они смогли охарактеризовать «истинную» природу фермента. Теперь его можно усовершенствовать и применять в промышленности.

Предыдущие попытки и новый подход отличаются. Раньше исследователи сосредотачивались только на месте расщепления в субстрате, который состоял лишь из соединительной структуры.

Но синтезированный Ко субстрат сохранил короткий хвост гемицеллюлозы, прикреплённый к месту реакции. Именно с этим хвостом связывается фермент.

Исследователи хотят найти лучшие варианты фермента в разных грибах и попробовать изменить молекулу, чтобы увидеть, как это повлияет на её работу. Они также исследуют, как этот фермент работает с другими для разделения компонентов древесины.

Ко считает, что это важный шаг к промышленному применению процесса получения полезных химических веществ из природного ресурса.

18.09.2024