Революционно откритие на ензим в Грайфсвалд: водата като тайна!

Революционно откритие на ензим в Грайфсвалд: водата като тайна!

Изследователи от университета в Грайфсвалд наскоро направиха новаторски открития в областта на изследването на ензимите. Тези нови прозрения за структурата и функцията на ензимите, участващи в превръщането на захарните молекули, биха могли да имат широкообхватни приложения в преработката на храни и производството на биогорива. Резултатите са публикувани на 31 юли 2025 г. в реномираното специализирано списание Nature Communications публикувани.

Централният компонент на това изследване е откриването на прецизно интегрирана водна молекула, която поема функцията в активния център на въглехидратните естерази вместо аминокиселина. Тези ензими, които принадлежат към семейството на хидролазите, са отговорни за разцепването и образуването на естерни връзки. Тяхното значение на пазара на промишлени ензими е огромно, тъй като те се използват широко в сектори като добив на биомаса, хранителна и фуражна промишленост, агрохимическо производство и биоремедиация.

Водно-медиираната каталитична триада

Проучването се фокусира по-специално върху двама представители на семейството на ензимите CE20, Fl8CE20_II и PpCE20_II. Тези ензими бяха декодирани в тяхната пълна структура с помощта на рентгенова кристалография, която беше извършена от изследователска група, финансирана от DFG. Изненадващите резултати доведоха до това структурата да бъде наречена "водно-медиирана каталитична триада".

Решаващо откритие е, че водната молекула играе централна роля в активността на ензимите. За да се тества влиянието върху координацията на водната молекула, бяха изследвани различни мутанти на ензима. Резултатите значително разширяват разбирането за ензимните механизми и отварят нови перспективи за биотехнологичното приложение на тези знания.

Индустриални приложения и бъдещи перспективи

Обширните възможности за индустриални приложения на естерите са забележителни. Естеразите са търсени в хранително-вкусовата промишленост, текстилната промишленост и в производството на биосензори, наред с други. Налице е също нарастващо търсене на екстремофилни естерази, които могат да се използват при екстремни условия, подчертавайки тяхното значение за екологосъобразната и устойчива химия. Разработват се и иновативни методи за извличане и използване на тези ензими.

Освен това Fraunhofer IGB е активен в производството и оптимизирането на ензими. Изследват се не само хидролитичните ензими като липази и протеази, но и оксидоредуктазите. Фокусът върху биотехнологичните процеси позволява рекомбинантно производство на тези ензими, което увеличава тяхната наличност за промишлена употреба.

Пример за такива приложения са липазите, които представляват приблизително 5% от световния пазар на ензими и се използват в множество процеси, като например хидролиза на триглицериди. Протеазите също са важни, съставлявайки около 60% от всички търговски ензими или специални ензими за рафиниране на растителни масла.

Последните открития от университета в Грайфсвалд не само подкрепят фундаменталните изследвания, но имат и практическо значение за устойчивото развитие в химията. Констатациите осигуряват отправна точка за по-нататъшни изследвания в областта на биотехнологиите и могат да доведат до значителен напредък в индустрията.
Лица за контакт за това изследване са проф. Uwe Bornscheuer и проф. Michael Lammers от Института по биохимия към университета в Грайфсвалд.