Revolutsiooniline ensüümide avastus Greifswaldis: vesi kui saladus!

Revolutsiooniline ensüümide avastus Greifswaldis: vesi kui saladus!

Greifswaldi ülikooli teadlased on hiljuti teinud murrangulisi avastusi ensüümiuuringute vallas. Nendel uutel arusaamadel suhkrumolekulide muundamisega seotud ensüümide struktuurist ja funktsioonidest võib olla kaugeleulatuvaid rakendusi toiduainete töötlemisel ja biokütuste tootmisel. Tulemused avaldati 31. juulil 2025 tunnustatud erialaajakirjas Looduskommunikatsioonid avaldatud.

Selle uuringu keskne komponent on täpselt integreeritud veemolekuli avastamine, mis võtab aminohappe asemel üle funktsiooni süsivesikute esteraaside aktiivses keskuses. Need hüdrolaasi perekonda kuuluvad ensüümid vastutavad estersidemete lõhustamise ja moodustumise eest. Nende tähtsus tööstuslike ensüümide turul on tohutu, kuna neid kasutatakse laialdaselt sellistes sektorites nagu biomassi kaevandamine, toiduaine- ja söödatööstus, agrokeemiatootmine ja bioparandus.

Vee-vahendatud katalüütiline triaad

Uuring keskendus eelkõige kahele CE20 ensüümide perekonna esindajale, Fl8CE20_II ja PpCE20_II. Need ensüümid dekodeeriti nende täielikus struktuuris röntgenkristallograafia abil, mille viis läbi DFG rahastatud uurimisrühm. Üllatavad tulemused viisid selleni, et struktuur nimetati "veevahendatud katalüütiliseks triaadiks".

Otsustav järeldus oli, et veemolekul mängib ensüümide aktiivsuses keskset rolli. Et kontrollida mõju veemolekuli koordinatsioonile, uuriti erinevaid ensüümi mutante. Tulemused laiendavad oluliselt arusaamist ensüümimehhanismidest ja avavad uusi perspektiive nende teadmiste biotehnoloogiliseks rakendamiseks.

Tööstuslikud rakendused ja tulevikuväljavaated

Estrite laialdased võimalused tööstuslikuks kasutamiseks on tähelepanuväärsed. Esteraasid on nõutud muu hulgas toiduainetööstuses, tekstiilitööstuses ja biosensorite tootmises. Samuti kasvab nõudlus äärmuslikes tingimustes kasutatavate äärmuslike esteraaside järele, mis rõhutab nende tähtsust keskkonnasõbraliku ja säästva keemia jaoks. Samuti töötatakse välja uuenduslikud meetodid nende ensüümide ekstraheerimiseks ja kasutamiseks.

Lisaks tegeleb Fraunhofer IGB ensüümide tootmise ja optimeerimisega. Uuritakse mitte ainult hüdrolüütilisi ensüüme, nagu lipaasid ja proteaasid, vaid ka oksidoreduktaase. Keskendumine biotehnoloogilistele protsessidele võimaldab neid ensüüme toota rekombinantselt, mis suurendab nende kättesaadavust tööstuslikuks kasutamiseks.

Selliste rakenduste näideteks on lipaasid, mis moodustavad ligikaudu 5% ülemaailmsest ensüümide turust ja mida kasutatakse paljudes protsessides, näiteks triglütseriidide hüdrolüüsil. Olulised on ka proteaasid, mis moodustavad umbes 60% kõigist kaubanduslikest ensüümidest või spetsiaalsetest taimeõlide rafineerimiseks mõeldud ensüümidest.

Greifswaldi ülikooli uusimad avastused mitte ainult ei toeta alusuuringuid, vaid on ka praktilise tähtsusega keemia säästva arengu seisukohast. Tulemused on lähtepunktid edasisteks biotehnoloogiauuringuteks ja võivad viia tööstuse oluliste edusammudeni.
Selle uurimistöö kontaktisikud on prof Uwe Bornscheuer ja prof Michael Lammers Greifswaldi Ülikooli Biokeemia Instituudist.