اكتشاف إنزيم ثوري في جرايفسفالد: الماء سر!

اكتشاف إنزيم ثوري في جرايفسفالد: الماء سر!

حقق الباحثون في جامعة جرايفسفالد مؤخرًا اكتشافات رائدة في مجال أبحاث الإنزيمات. هذه الأفكار الجديدة حول بنية ووظيفة الإنزيمات المشاركة في تحويل جزيئات السكر يمكن أن يكون لها تطبيقات بعيدة المدى في معالجة الأغذية وإنتاج الوقود الحيوي. تم نشر النتائج في 31 يوليو 2025 في المجلة المتخصصة الشهيرة اتصالات الطبيعة نشرت.

العنصر الرئيسي في هذه الدراسة هو اكتشاف جزيء الماء المتكامل بدقة والذي يتولى الوظيفة في المركز النشط لاسترازات الكربوهيدرات بدلاً من الحمض الأميني. هذه الإنزيمات، التي تنتمي إلى عائلة الهيدرولاز، مسؤولة عن انقسام وتكوين روابط الإستر. أهميتها في سوق الإنزيمات الصناعية هائلة لأنها تستخدم على نطاق واسع في قطاعات مثل تعدين الكتلة الحيوية وصناعة الأغذية والأعلاف وإنتاج الكيماويات الزراعية والمعالجة الحيوية.

الثالوث التحفيزي بوساطة الماء

ركزت الدراسة بشكل خاص على اثنين من ممثلي عائلة الإنزيمات CE20، Fl8CE20_II وPpCE20_II. تم فك تشفير هذه الإنزيمات في بنيتها الكاملة باستخدام علم البلورات بالأشعة السينية، والذي نفذته مجموعة بحثية ممولة من DFG. أدت النتائج المفاجئة إلى تسمية الهيكل بـ "الثالوث التحفيزي بوساطة الماء".

وكان الاكتشاف الحاسم هو أن جزيء الماء يلعب دورا مركزيا في نشاط الإنزيمات. ومن أجل اختبار التأثير على تنسيق جزيء الماء، تم فحص طفرات مختلفة للإنزيم. توسع النتائج بشكل كبير فهم آليات الإنزيم وتفتح آفاقًا جديدة لتطبيق التكنولوجيا الحيوية لهذه المعرفة.

التطبيقات الصناعية وآفاق المستقبل

إن الإمكانيات الواسعة للتطبيقات الصناعية للإسترات رائعة. هناك طلب على الإستريزات في صناعة المواد الغذائية، وصناعة النسيج، وفي إنتاج أجهزة الاستشعار الحيوية، من بين أمور أخرى. هناك أيضًا طلب متزايد على الأسترات المحبة للظروف القاسية والتي يمكن استخدامها في ظل الظروف القاسية، مما يسلط الضوء على أهميتها في الكيمياء الصديقة للبيئة والمستدامة. ويجري أيضًا تطوير طرق مبتكرة لاستخلاص هذه الإنزيمات واستخدامها.

بالإضافة إلى ذلك، تنشط شركة Fraunhofer IGB في إنتاج الإنزيمات وتحسينها. لا يتم بحث الإنزيمات المحللة مثل الليباز والبروتياز فحسب، بل يتم أيضًا بحث الأنزيمات المؤكسدة. إن التركيز على عمليات التكنولوجيا الحيوية يتيح إنتاج هذه الإنزيمات المؤتلفة، مما يزيد من توفرها للاستخدام الصناعي.

ومن أمثلة هذه التطبيقات الليباز، الذي يمثل حوالي 5% من سوق الإنزيمات العالمية ويستخدم في العديد من العمليات، مثل التحلل المائي للدهون الثلاثية. تعتبر البروتيازات مهمة أيضًا، حيث تشكل حوالي 60% من جميع الإنزيمات التجارية أو الإنزيمات الخاصة لتكرير الزيوت النباتية.

إن أحدث الاكتشافات من جامعة جرايفسفالد لا تدعم الأبحاث الأساسية فحسب، بل لها أيضًا أهمية عملية للتنمية المستدامة في الكيمياء. توفر النتائج نقاط انطلاق لمزيد من الأبحاث في مجال التكنولوجيا الحيوية ويمكن أن تؤدي إلى تقدم كبير في الصناعة.
جهات الاتصال لهذا البحث هي البروفيسور أوي بورنشوير والبروفيسور مايكل لامرز من معهد الكيمياء الحيوية بجامعة جرايفسفالد.