Revolutionerande enzymupptäckt i Greifswald: vatten som en hemlighet!

Revolutionerande enzymupptäckt i Greifswald: vatten som en hemlighet!

Forskare vid universitetet i Greifswald har nyligen gjort banbrytande upptäckter inom området enzymforskning. Dessa nya insikter om strukturen och funktionen hos enzymer som är involverade i omvandlingen av sockermolekyler kan ha långtgående tillämpningar inom livsmedelsförädling och biobränsleproduktion. Resultaten publicerades den 31 juli 2025 i den välrenommerade facktidskriften Naturkommunikation publiceras.

Den centrala komponenten i denna studie är upptäckten av en exakt integrerad vattenmolekyl som tar över funktionen i det aktiva centret av kolhydratesteraser istället för en aminosyra. Dessa enzymer, som tillhör hydrolasfamiljen, är ansvariga för klyvning och bildning av esterbindningar. Deras betydelse på den industriella enzymmarknaden är enorm eftersom de används i stor utsträckning inom sektorer som brytning av biomassa, livsmedels- och foderindustri, agrokemisk produktion och biosanering.

Den vattenmedierade katalytiska triaden

Studien fokuserade särskilt på två representanter för CE20-enzymfamiljen, Fl8CE20_II och PpCE20_II. Dessa enzymer avkodades i sin fullständiga struktur med hjälp av röntgenkristallografi, som utfördes av en DFG-finansierad forskargrupp. De överraskande resultaten ledde till att strukturen fick namnet en "vattenförmedlad katalytisk triad."

En avgörande upptäckt var att vattenmolekylen spelar en central roll i enzymernas aktivitet. För att testa påverkan på koordinationen av vattenmolekylen undersöktes olika mutanter av enzymet. Resultaten utökar avsevärt förståelsen av enzymmekanismer och öppnar nya perspektiv för bioteknologisk tillämpning av denna kunskap.

Industriella tillämpningar och framtidsutsikter

De omfattande möjligheterna för industriella tillämpningar av estrar är anmärkningsvärda. Esteraser är efterfrågade inom bland annat livsmedelsindustrin, textilindustrin och i produktionen av biosensorer. Det finns också en ökande efterfrågan på extremofila esteraser som kan användas under extrema förhållanden, vilket understryker deras betydelse för miljövänlig och hållbar kemi. Innovativa metoder för att extrahera och använda dessa enzymer utvecklas också.

Dessutom är Fraunhofer IGB verksamt inom produktion och optimering av enzymer. Det forskas inte bara på hydrolytiska enzymer som lipaser och proteaser, utan även oxidoreduktaser. Fokus på biotekniska processer möjliggör rekombinant produktion av dessa enzymer, vilket ökar deras tillgänglighet för industriellt bruk.

Ett exempel på sådana tillämpningar är lipaser, som står för cirka 5 % av den globala enzymmarknaden och används i många processer, såsom hydrolys av triglycerider. Proteaser är också viktiga och utgör cirka 60 % av alla kommersiella enzymer eller speciella enzymer för raffinering av vegetabiliska oljor.

De senaste upptäckterna från universitetet i Greifswald stöder inte bara grundforskning, utan har också praktisk relevans för hållbar utveckling inom kemi. Resultaten ger utgångspunkter för vidare forskning inom bioteknik och kan leda till betydande framsteg inom industrin.
Kontaktpersonerna för denna forskning är Prof. Uwe Bornscheuer och Prof. Michael Lammers från Institutet för biokemi vid universitetet i Greifswald.