Revoluční objev enzymu v Greifswaldu: voda jako tajemství!

Revoluční objev enzymu v Greifswaldu: voda jako tajemství!

Vědci z univerzity v Greifswaldu nedávno učinili převratné objevy v oblasti výzkumu enzymů. Tyto nové poznatky o struktuře a funkci enzymů podílejících se na přeměně molekul cukru by mohly mít dalekosáhlé aplikace při zpracování potravin a výrobě biopaliv. Výsledky byly publikovány 31. července 2025 v renomovaném odborném časopise Příroda komunikace zveřejněno.

Ústřední složkou této studie je objev přesně integrované molekuly vody, která místo aminokyseliny přebírá funkci v aktivním centru sacharidových esteráz. Tyto enzymy, které patří do rodiny hydroláz, jsou zodpovědné za štěpení a tvorbu esterových vazeb. Jejich význam na trhu s průmyslovými enzymy je obrovský, protože jsou široce používány v odvětvích, jako je těžba biomasy, potravinářský a krmivářský průmysl, agrochemická výroba a bioremediace.

Katalytická triáda zprostředkovaná vodou

Studie se zaměřila zejména na dva zástupce rodiny enzymů CE20, Fl8CE20_II a PpCE20_II. Tyto enzymy byly dekódovány v jejich kompletní struktuře pomocí rentgenové krystalografie, kterou provedla výzkumná skupina financovaná DFG. Překvapivé výsledky vedly k tomu, že struktura byla pojmenována jako „vodou zprostředkovaná katalytická triáda“.

Zásadním zjištěním bylo, že molekula vody hraje ústřední roli v aktivitě enzymů. Za účelem testování vlivu na koordinaci molekuly vody byly zkoumány různé mutanty enzymu. Výsledky významně rozšiřují chápání enzymových mechanismů a otevírají nové perspektivy pro biotechnologickou aplikaci těchto poznatků.

Průmyslové aplikace a vyhlídky do budoucna

Rozsáhlé možnosti průmyslových aplikací esterů jsou pozoruhodné. Esterasy jsou žádané mimo jiné v potravinářském průmyslu, textilním průmyslu a při výrobě biosenzorů. Roste také poptávka po extremofilních esterázách, které lze použít v extrémních podmínkách, což zdůrazňuje jejich význam pro ekologicky šetrnou a udržitelnou chemii. Vyvíjejí se také inovativní metody pro extrakci a použití těchto enzymů.

Kromě toho je Fraunhofer IGB aktivní v produkci a optimalizaci enzymů. Zkoumány jsou nejen hydrolytické enzymy, jako jsou lipázy a proteázy, ale také oxidoreduktázy. Zaměření na biotechnologické procesy umožňuje rekombinantní produkci těchto enzymů, což zvyšuje jejich dostupnost pro průmyslové využití.

Příkladem takových aplikací jsou lipázy, které představují přibližně 5 % celosvětového trhu s enzymy a používají se v mnoha procesech, jako je hydrolýza triglyceridů. Důležité jsou také proteázy, které tvoří kolem 60 % všech komerčních enzymů nebo speciálních enzymů pro rafinaci rostlinných olejů.

Nejnovější objevy Univerzity v Greifswaldu podporují nejen základní výzkum, ale mají také praktický význam pro udržitelný rozvoj v chemii. Zjištění poskytují výchozí body pro další výzkum v oblasti biotechnologie a mohou vést k významnému pokroku v průmyslu.
Kontaktními osobami pro tento výzkum jsou Prof. Uwe Bornscheuer a Prof. Michael Lammers z Ústavu biochemie na Univerzitě v Greifswaldu.