Revolutionerende enzymopdagelse i Greifswald: vand som en hemmelighed!

Revolutionerende enzymopdagelse i Greifswald: vand som en hemmelighed!

Forskere ved universitetet i Greifswald har for nylig gjort banebrydende opdagelser inden for enzymforskning. Disse nye indsigter i strukturen og funktionen af ​​enzymer, der er involveret i omdannelsen af ​​sukkermolekyler, kan have vidtrækkende anvendelser i fødevareforarbejdning og biobrændstofproduktion. Resultaterne blev offentliggjort den 31. juli 2025 i det anerkendte fagtidsskrift Naturkommunikation offentliggjort.

Den centrale komponent i denne undersøgelse er opdagelsen af ​​et præcist integreret vandmolekyle, der overtager funktionen i det aktive center af kulhydratesteraser i stedet for en aminosyre. Disse enzymer, som tilhører hydrolasefamilien, er ansvarlige for spaltningen og dannelsen af ​​esterbindinger. Deres betydning på det industrielle enzymmarked er enorm, da de er meget udbredt i sektorer som biomasseminedrift, fødevare- og foderindustrien, agrokemisk produktion og bioremediering.

Den vandmedierede katalytiske triade

Undersøgelsen fokuserede især på to repræsentanter for CE20-enzymfamilien, Fl8CE20_II og PpCE20_II. Disse enzymer blev afkodet i deres komplette struktur ved hjælp af røntgenkrystallografi, som blev udført af en DFG-finansieret forskningsgruppe. De overraskende resultater førte til, at strukturen blev navngivet en "vand-medieret katalytisk triade."

Et afgørende fund var, at vandmolekylet spiller en central rolle i enzymernes aktivitet. For at teste indflydelsen på koordinationen af ​​vandmolekylet blev forskellige mutanter af enzymet undersøgt. Resultaterne udvider betydeligt forståelsen af ​​enzymmekanismer og åbner nye perspektiver for den bioteknologiske anvendelse af denne viden.

Industrielle anvendelser og fremtidsudsigter

De omfattende muligheder for industrielle anvendelser af estere er bemærkelsesværdige. Esteraser er efterspurgt i blandt andet fødevareindustrien, tekstilindustrien og i produktionen af ​​biosensorer. Der er også stigende efterspørgsel efter ekstremofile esteraser, der kan bruges under ekstreme forhold, hvilket understreger deres betydning for miljøvenlig og bæredygtig kemi. Der udvikles også innovative metoder til udvinding og anvendelse af disse enzymer.

Derudover er Fraunhofer IGB aktiv inden for produktion og optimering af enzymer. Ikke kun hydrolytiske enzymer som lipaser og proteaser, men også oxidoreduktaser forskes i. Fokus på bioteknologiske processer muliggør rekombinant produktion af disse enzymer, hvilket øger deres tilgængelighed til industriel brug.

Et eksempel på sådanne anvendelser er lipaser, som tegner sig for ca. 5% af det globale enzymmarked og bruges i adskillige processer, såsom hydrolyse af triglycerider. Proteaser er også vigtige og udgør omkring 60 % af alle kommercielle enzymer eller specielle enzymer til raffinering af vegetabilske olier.

De seneste opdagelser fra University of Greifswald understøtter ikke kun grundforskning, men har også praktisk relevans for bæredygtig udvikling inden for kemi. Resultaterne giver udgangspunkt for yderligere forskning i bioteknologi og kan føre til betydelige fremskridt i industrien.
Kontaktpersonerne for denne forskning er prof. Uwe Bornscheuer og prof. Michael Lammers fra Institut for Biokemi ved Universitetet i Greifswald.