Revolucionarno odkritje encima v Greifswaldu: voda kot skrivnost!

Revolucionarno odkritje encima v Greifswaldu: voda kot skrivnost!

Raziskovalci na Univerzi v Greifswaldu so nedavno prišli do prelomnih odkritij na področju raziskav encimov. Ti novi vpogledi v strukturo in delovanje encimov, vključenih v pretvorbo molekul sladkorja, bi lahko imeli daljnosežne aplikacije pri predelavi hrane in proizvodnji biogoriv. Rezultati so bili objavljeni 31. julija 2025 v priznani strokovni reviji Nature Communications objavljeno.

Osrednji del te študije je odkritje natančno integrirane molekule vode, ki namesto aminokisline prevzame funkcijo v aktivnem središču ogljikovih hidratnih esteraz. Ti encimi, ki spadajo v družino hidrolaz, so odgovorni za cepitev in tvorbo estrskih vezi. Njihov pomen na trgu industrijskih encimov je ogromen, saj se pogosto uporabljajo v sektorjih, kot so rudarstvo biomase, živilska industrija in industrija krme, agrokemična proizvodnja in bioremediacija.

Vodno posredovana katalitična triada

Študija se je osredotočila zlasti na dva predstavnika družine encimov CE20, Fl8CE20_II in PpCE20_II. Ti encimi so bili dekodirani v njihovi popolni strukturi z rentgensko kristalografijo, ki jo je izvedla raziskovalna skupina, ki jo je financiral DFG. Presenetljivi rezultati so pripeljali do tega, da so strukturo poimenovali "vodno posredovana katalitična triada".

Ključna ugotovitev je bila, da ima molekula vode osrednjo vlogo pri aktivnosti encimov. Da bi preizkusili vpliv na koordinacijo molekule vode, so pregledali različne mutante encima. Rezultati pomembno širijo razumevanje encimskih mehanizmov in odpirajo nove perspektive za biotehnološko uporabo tega znanja.

Industrijske aplikacije in prihodnji obeti

Obsežne možnosti za industrijsko uporabo estrov so izjemne. Esteraze so med drugim iskane v živilski industriji, tekstilni industriji in pri proizvodnji biosenzorjev. Poveča se tudi povpraševanje po ekstremofilnih esterazah, ki se lahko uporabljajo v ekstremnih pogojih, kar poudarja njihov pomen za okolju prijazno in trajnostno kemijo. Razvijajo se tudi inovativne metode za ekstrakcijo in uporabo teh encimov.

Poleg tega je Fraunhofer IGB aktiven pri proizvodnji in optimizaciji encimov. Raziskujejo se ne samo hidrolitični encimi, kot so lipaze in proteaze, ampak tudi oksidoreduktaze. Osredotočenost na biotehnološke procese omogoča rekombinantno proizvodnjo teh encimov, kar povečuje njihovo razpoložljivost za industrijsko uporabo.

Primer takih aplikacij so lipaze, ki predstavljajo približno 5 % svetovnega trga encimov in se uporabljajo v številnih procesih, kot je hidroliza trigliceridov. Pomembne so tudi proteaze, ki predstavljajo okoli 60 % vseh komercialnih encimov ali posebnih encimov za rafiniranje rastlinskih olj.

Najnovejša odkritja Univerze v Greifswaldu ne podpirajo samo temeljnih raziskav, ampak so tudi praktično pomembna za trajnostni razvoj v kemiji. Ugotovitve zagotavljajo izhodišča za nadaljnje raziskave v biotehnologiji in bi lahko privedle do pomembnega napredka v industriji.
Kontaktni osebi za to raziskavo sta prof. Uwe Bornscheuer in prof. Michael Lammers z Inštituta za biokemijo Univerze v Greifswaldu.