Revolučný objav enzýmov v Greifswalde: voda ako tajomstvo!

Revolučný objav enzýmov v Greifswalde: voda ako tajomstvo!

Výskumníci z univerzity v Greifswalde nedávno urobili prevratné objavy v oblasti výskumu enzýmov. Tieto nové poznatky o štruktúre a funkcii enzýmov zapojených do premeny molekúl cukru by mohli mať ďalekosiahle využitie pri spracovaní potravín a výrobe biopalív. Výsledky boli publikované 31. júla 2025 v renomovanom odbornom časopise Prírodné komunikácie zverejnené.

Ústrednou zložkou tejto štúdie je objav presne integrovanej molekuly vody, ktorá namiesto aminokyseliny preberá funkciu v aktívnom centre sacharidových esteráz. Tieto enzýmy, ktoré patria do rodiny hydroláz, sú zodpovedné za štiepenie a tvorbu esterových väzieb. Ich význam na trhu s priemyselnými enzýmami je obrovský, pretože sa široko používajú v odvetviach, ako je ťažba biomasy, potravinársky a krmivársky priemysel, agrochemická výroba a bioremediácia.

Katalytická triáda sprostredkovaná vodou

Štúdia sa zamerala najmä na dvoch zástupcov rodiny enzýmov CE20, Fl8CE20_II a PpCE20_II. Tieto enzýmy boli dekódované v ich kompletnej štruktúre pomocou rôntgenovej kryštalografie, ktorú uskutočnila výskumná skupina financovaná DFG. Prekvapivé výsledky viedli k tomu, že štruktúra bola pomenovaná ako „vodou sprostredkovaná katalytická triáda“.

Zásadným zistením bolo, že molekula vody hrá ústrednú úlohu v aktivite enzýmov. Aby sa otestoval vplyv na koordináciu molekuly vody, skúmali sa rôzne mutanty enzýmu. Výsledky výrazne rozširujú chápanie enzýmových mechanizmov a otvárajú nové perspektívy pre biotechnologickú aplikáciu týchto poznatkov.

Priemyselné aplikácie a perspektívy do budúcnosti

Rozsiahle možnosti priemyselných aplikácií esterov sú pozoruhodné. Esterázy sú okrem iného žiadané v potravinárskom priemysle, textilnom priemysle a pri výrobe biosenzorov. Zvyšuje sa aj dopyt po extrémofilných esterázach, ktoré možno použiť v extrémnych podmienkach, čo zdôrazňuje ich význam pre ekologickú a udržateľnú chémiu. Vyvíjajú sa aj inovatívne metódy extrakcie a využitia týchto enzýmov.

Okrem toho je Fraunhofer IGB aktívna v produkcii a optimalizácii enzýmov. Skúmajú sa nielen hydrolytické enzýmy, ako sú lipázy a proteázy, ale aj oxidoreduktázy. Zameranie na biotechnologické procesy umožňuje rekombinantnú produkciu týchto enzýmov, čo zvyšuje ich dostupnosť pre priemyselné využitie.

Príkladom takýchto aplikácií sú lipázy, ktoré predstavujú približne 5 % globálneho trhu s enzýmami a používajú sa v mnohých procesoch, ako je hydrolýza triglyceridov. Dôležité sú aj proteázy, ktoré tvoria približne 60 % všetkých komerčných enzýmov alebo špeciálnych enzýmov na rafináciu rastlinných olejov.

Najnovšie objavy Univerzity v Greifswalde podporujú nielen základný výskum, ale majú aj praktický význam pre trvalo udržateľný rozvoj v chémii. Zistenia poskytujú východiskové body pre ďalší výskum v oblasti biotechnológie a môžu viesť k významnému pokroku v priemysle.
Kontaktnými osobami pre tento výskum sú Prof. Uwe Bornscheuer a Prof. Michael Lammers z Ústavu biochémie na Univerzite v Greifswalde.