Descoperire revoluționară a enzimelor în Greifswald: apa ca secret!

Descoperire revoluționară a enzimelor în Greifswald: apa ca secret!

Cercetătorii de la Universitatea din Greifswald au făcut recent descoperiri inovatoare în domeniul cercetării enzimelor. Aceste noi perspective asupra structurii și funcției enzimelor implicate în conversia moleculelor de zahăr ar putea avea aplicații de anvergură în procesarea alimentelor și producția de biocombustibili. Rezultatele au fost publicate pe 31 iulie 2025 în renumitul jurnal de specialitate Comunicarea naturii publicat.

Componenta centrală a acestui studiu este descoperirea unei molecule de apă precis integrate care preia funcția în centrul activ al esterazelor de carbohidrați în locul unui aminoacid. Aceste enzime, care aparțin familiei hidrolazelor, sunt responsabile pentru scindarea și formarea legăturilor esterice. Importanța lor pe piața enzimelor industriale este enormă, deoarece sunt utilizate pe scară largă în sectoare precum mineritul de biomasă, industria alimentară și furajeră, producția agrochimică și bioremedierea.

Triada catalitică mediată de apă

Studiul sa concentrat în special pe doi reprezentanți ai familiei de enzime CE20, Fl8CE20_II și PpCE20_II. Aceste enzime au fost decodificate în structura lor completă folosind cristalografia cu raze X, care a fost realizată de un grup de cercetare finanțat de DFG. Rezultatele surprinzătoare au făcut ca structura să fie numită „triada catalitică mediată de apă”.

O descoperire crucială a fost că molecula de apă joacă un rol central în activitatea enzimelor. Pentru a testa influența asupra coordonării moleculei de apă, au fost examinați diverși mutanți ai enzimei. Rezultatele extind semnificativ înțelegerea mecanismelor enzimatice și deschid noi perspective pentru aplicarea biotehnologică a acestor cunoștințe.

Aplicații industriale și perspective de viitor

Posibilitățile extinse de aplicații industriale ale esterilor sunt remarcabile. Esterazele sunt solicitate în industria alimentară, industria textilă și în producția de biosenzori, printre altele. Există, de asemenea, o cerere din ce în ce mai mare pentru esterazele extremofile care pot fi utilizate în condiții extreme, subliniind importanța lor pentru o chimie ecologică și durabilă. De asemenea, sunt dezvoltate metode inovatoare pentru extragerea și utilizarea acestor enzime.

În plus, Fraunhofer IGB este activ în producția și optimizarea enzimelor. Sunt cercetate nu numai enzimele hidrolitice precum lipazele și proteazele, ci și oxidoreductazele. Accentul pus pe procesele biotehnologice permite producerea recombinantă a acestor enzime, ceea ce crește disponibilitatea lor pentru uz industrial.

Un exemplu de astfel de aplicații sunt lipazele, care reprezintă aproximativ 5% din piața globală a enzimelor și sunt utilizate în numeroase procese, cum ar fi hidroliza trigliceridelor. Proteazele sunt, de asemenea, importante, reprezentând aproximativ 60% din toate enzimele comerciale sau enzimele speciale pentru rafinarea uleiurilor vegetale.

Cele mai recente descoperiri de la Universitatea din Greifswald nu doar sprijină cercetarea de bază, ci au și relevanță practică pentru dezvoltarea durabilă în chimie. Descoperirile oferă puncte de plecare pentru cercetări ulterioare în biotehnologie și ar putea duce la progrese semnificative în industrie.
Persoanele de contact pentru această cercetare sunt Prof. Uwe Bornscheuer și Prof. Michael Lammers de la Institutul de Biochimie de la Universitatea Greifswald.