Forradalmi enzimfelfedezés Greifswaldban: a víz, mint titok!

Forradalmi enzimfelfedezés Greifswaldban: a víz, mint titok!

A Greifswaldi Egyetem kutatói a közelmúltban úttörő felfedezéseket tettek az enzimkutatás területén. A cukormolekulák átalakulásában részt vevő enzimek szerkezetére és működésére vonatkozó új betekintések messzemenően alkalmazhatók az élelmiszer-feldolgozásban és a bioüzemanyag-gyártásban. Az eredményeket 2025. július 31-én tették közzé a neves szaklapban Nature Communications közzétett.

A tanulmány központi eleme egy pontosan integrált vízmolekula felfedezése, amely aminosav helyett a szénhidrát-észterázok aktív központjában veszi át a funkciót. Ezek az enzimek, amelyek a hidroláz családba tartoznak, felelősek az észterkötések hasításáért és kialakításáért. Jelentőségük az ipari enzimpiacon óriási, mivel széles körben használják olyan ágazatokban, mint a biomassza-bányászat, az élelmiszer- és takarmányipar, az agrokémiai termelés és a bioremediáció.

A víz által közvetített katalitikus triád

A tanulmány különösen a CE20 enzimcsalád két képviselőjére, az Fl8CE20_II-re és a PpCE20_II-re összpontosított. Ezeket az enzimeket teljes szerkezetükben röntgenkrisztallográfiával dekódolták, amelyet egy DFG által finanszírozott kutatócsoport végzett el. A meglepő eredmények ahhoz vezettek, hogy a szerkezetet „víz által közvetített katalitikus triádnak” nevezték el.

Döntő megállapítás volt, hogy a vízmolekula központi szerepet játszik az enzimek aktivitásában. A vízmolekula koordinációjára gyakorolt ​​hatás vizsgálatára az enzim különféle mutánsait vizsgáltuk. Az eredmények jelentősen bővítik az enzimmechanizmusok megértését, és új távlatokat nyitnak ezen ismeretek biotechnológiai alkalmazására.

Ipari alkalmazások és jövőbeli kilátások

Figyelemre méltóak az észterek ipari alkalmazási lehetőségei. Az észterázok keresettek többek között az élelmiszeriparban, a textiliparban és a bioszenzorok gyártásában. Egyre nagyobb az igény az extrém körülmények között használható extremofil észterázok iránt is, ami rávilágít fontosságukra a környezetbarát és fenntartható kémia szempontjából. Innovatív módszereket is fejlesztenek ezen enzimek kivonására és felhasználására.

Ezenkívül a Fraunhofer IGB enzimek előállításával és optimalizálásával foglalkozik. Nemcsak hidrolitikus enzimeket, például lipázokat és proteázokat, hanem oxidoreduktázokat is kutatnak. A biotechnológiai eljárásokra való összpontosítás lehetővé teszi ezen enzimek rekombináns előállítását, ami növeli az ipari felhasználásra való rendelkezésre állásukat.

Ilyen alkalmazások például a lipázok, amelyek a globális enzimpiac körülbelül 5%-át teszik ki, és számos folyamatban használatosak, például trigliceridek hidrolízisében. A proteázok szintén fontosak, az összes kereskedelmi enzim vagy a növényi olajok finomítására szolgáló speciális enzimek körülbelül 60%-át teszik ki.

A Greifswaldi Egyetem legújabb felfedezései nemcsak az alapkutatást támogatják, hanem gyakorlati jelentőséggel bírnak a kémia fenntartható fejlődése szempontjából is. Az eredmények kiindulópontot jelentenek a biotechnológiai további kutatásokhoz, és jelentős előrelépéshez vezethetnek az iparban.
A kutatás kapcsolattartói Prof. Uwe Bornscheuer és Prof. Michael Lammers, a Greifswaldi Egyetem Biokémiai Intézetéből.