Обнаружено новое семейство ферментов, которое прокладывает путь для преобразования растительных отходов в устойчивые и ценные продукты, такие как нейлон, пластмассы, химикаты и топливо.
Открытие было проведено членами одной и той же англо-американской команды разработчиков ферментов, которая в апреле улучшила фермент, расщепляющий пластик, что является потенциальным прорывом в переработке пластиковых отходов. (Кейт добавляет ССЫЛКУ)
Исследование, опубликованное в Nature Communications, было проведено под руководством профессора Джона Макгихана из Портсмутского университета, доктора Грегга Бекхэма из Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии Министерства энергетики США (NREL), профессора Джен Дюбуа из Университета штата Монтана и профессора Кен Хоук из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.
Новое семейство ферментов воздействует на строительные блоки лигнина - одного из основных компонентов растений, который ученые десятилетиями пытались найти способ эффективного разрушения.
Профессор МакГихан, директор Института биологических и биомедицинских наук Школы биологических наук в Портсмуте, сказал: «Мы собрали международную команду для открытия и разработки природных ферментов. Ферменты - это биологические катализаторы, которые могут совершать невероятные реакции, разрушая некоторые из наших самых прочных природных и искусственных полимеров.
"Чтобы защитить свою сахаросодержащую целлюлозу, растения выработали удивительно сложный материал под названием лигнин, с которым может справиться лишь небольшой набор грибов и бактерий. Однако лигнин представляет собой обширный потенциальный источник устойчивых химических веществ, поэтому, если мы Если мы сможем найти способ извлечь и использовать эти строительные блоки, мы сможем создать великие вещи."
Лигнин действует как каркас в растениях и играет центральную роль в доставке воды. Он обеспечивает силу, а также защиту от патогенов.
«Это удивительный материал, - сказал профессор МакГихан, - целлюлоза и лигнин являются одними из самых распространенных биополимеров на земле. трудно переварить."
Исследовательская группа нашла способ устранить ключевое узкое место в процессе расщепления лигнина до его основных химических веществ. Результаты открывают путь к созданию новых материалов и химикатов, таких как нейлон, биопластик и даже углеродное волокно, из того, что раньше было отходами.
Открытие также предлагает дополнительные экологические преимущества: создание продуктов из лигнина снижает нашу зависимость от нефти для производства повседневных продуктов и предлагает привлекательную альтернативу сжиганию нефти, помогая сократить выбросы CO2.
Исследовательская группа состояла из экспертов в области биофизики, структурной биологии, синтетической биологии, квантовой химии, биохимии и молекулярной динамики из Университета Портсмута и NREL, а также из университетов США в штатах Монтана, Джорджия и Калифорния. и бразильский университет Кампинас.
Сэм Маллинсон, аспирант структурной биологии Портсмутского университета и первый автор статьи, сказал: «Существует давняя фраза - из лигнина можно сделать что угодно, кроме денег, - но используя сила ферментов, это должно измениться. Используя передовые методы, от рентгеновской кристаллографии на синхротроне Diamond Light Source до передового компьютерного моделирования, мы смогли понять детали работы совершенно новой ферментной системы».
Фермент представляет собой новый класс цитохрома P450, и он неразборчив, то есть способен воздействовать на широкий спектр молекул.
Д-р Бекхэм сказал: «Этот новый фермент цитохрома P450 может разлагать множество различных субстратов на основе лигнина. Это хорошо, потому что это означает, что затем его можно сконструировать, чтобы он был специалистом по конкретной молекуле, и мы можем развивать его дальше. чтобы подтолкнуть его в определенном направлении.
"Теперь у нас есть один из самых известных, универсальных, инженерных и эволюционирующих классов ферментов, готовых стать плацдармом для биотехнологии, чтобы двигаться вперед и улучшать ферменты."
Исследование проводится вслед за другим исследованием, только что опубликованным в журнале PNAS, под руководством профессора Эллен Нейдл из Университета Джорджии вместе с членами этой группы, которые нашли способ ускорить эволюцию этого фермента.. В настоящее время группа работает вместе над открытием и разработкой еще более быстрых ферментов для превращения лигнина в ценные устойчивые продукты.