Revolusjonerende enzymfunn i Greifswald: vann som en hemmelighet!

Revolusjonerende enzymfunn i Greifswald: vann som en hemmelighet!

Forskere ved universitetet i Greifswald har nylig gjort banebrytende funn innen enzymforskning. Denne nye innsikten i strukturen og funksjonen til enzymer som er involvert i omdannelsen av sukkermolekyler kan ha vidtrekkende anvendelser innen matforedling og biodrivstoffproduksjon. Resultatene ble publisert 31. juli 2025 i det anerkjente fagtidsskriftet Naturkommunikasjon publisert.

Den sentrale komponenten i denne studien er oppdagelsen av et presist integrert vannmolekyl som overtar funksjonen i det aktive sentrum av karbohydratesteraser i stedet for en aminosyre. Disse enzymene, som tilhører hydrolasefamilien, er ansvarlige for spaltning og dannelse av esterbindinger. Deres betydning i det industrielle enzymmarkedet er enorm ettersom de er mye brukt i sektorer som biomassegruvedrift, mat- og fôrindustri, agrokjemisk produksjon og bioremediering.

Den vannmedierte katalytiske triaden

Studien fokuserte spesielt på to representanter for CE20-enzymfamilien, Fl8CE20_II og PpCE20_II. Disse enzymene ble dekodet i sin komplette struktur ved hjelp av røntgenkrystallografi, som ble utført av en DFG-finansiert forskningsgruppe. De overraskende resultatene førte til at strukturen ble kalt en "vannmediert katalytisk triade."

Et avgjørende funn var at vannmolekylet spiller en sentral rolle i aktiviteten til enzymene. For å teste påvirkningen på koordineringen av vannmolekylet ble ulike mutanter av enzymet undersøkt. Resultatene utvider forståelsen av enzymmekanismer betydelig og åpner nye perspektiver for bioteknologisk anvendelse av denne kunnskapen.

Industrielle anvendelser og fremtidsutsikter

De omfattende mulighetene for industrielle anvendelser av estere er bemerkelsesverdige. Esteraser er etterspurt i blant annet næringsmiddelindustrien, tekstilindustrien og i produksjonen av biosensorer. Det er også økende etterspørsel etter ekstremofile esteraser som kan brukes under ekstreme forhold, noe som understreker deres betydning for miljøvennlig og bærekraftig kjemi. Det utvikles også innovative metoder for utvinning og bruk av disse enzymene.

I tillegg er Fraunhofer IGB aktiv innen produksjon og optimalisering av enzymer. Ikke bare hydrolytiske enzymer som lipaser og proteaser, men også oksidoreduktaser forskes på. Fokuset på bioteknologiske prosesser muliggjør rekombinant produksjon av disse enzymene, noe som øker deres tilgjengelighet for industriell bruk.

Et eksempel på slike bruksområder er lipaser, som utgjør omtrent 5 % av det globale enzymmarkedet og brukes i en rekke prosesser, for eksempel hydrolyse av triglyserider. Proteaser er også viktige, og utgjør rundt 60 % av alle kommersielle enzymer eller spesielle enzymer for raffinering av vegetabilske oljer.

De siste funnene fra University of Greifswald støtter ikke bare grunnforskning, men har også praktisk relevans for bærekraftig utvikling innen kjemi. Funnene gir utgangspunkt for videre forskning innen bioteknologi og kan føre til betydelige fremskritt i industrien.
Kontaktpersonene for denne forskningen er prof. Uwe Bornscheuer og prof. Michael Lammers fra Institutt for biokjemi ved Universitetet i Greifswald.