Loading

Фермент ракообразных может помочь в превращении мусора в биотопливо

Создано 04.06.2013 23:51
Автор: Александр Иващенко

enzymefromwo

Ученые обнаружили новый энзим, который способен помочь в осуществлении важного шага в вопросе переработки такого мусора как бумага, щепа и солома в жидкое топливо. В открытии исследователям помогло ракообразное существо, известное своим разрушительным воздействием на причалы.

С использованием современных методов биохимического анализа и техник рентгеновской визуализации, ученые из Йоркского Университета (University of York), Портсмутского Университета (University of Portsmouth) и Национальной Лаборатории Возобновляемой Энергии в США (National Renewable Energy Laboratory in the USA) определили структуру и функцию ключевого фермента, который используется ракообразными организмами для расщепления древесины.

Для создания жидкого топлива из древесной биомассы, полисахариды, которые составляют основную часть этих материалов, должны быть расщеплены в простые сахара. Затем они должны пройти этап брожения для превращения в биотопливо. Это сложный процесс и производство биотоплива с его использованием на данный момент очень затратно.

Для поиска более эффективных и дешевых методов конвертирования дерева в жидкое топливо, ученые изучают организмы, которые могут разрушать древесину, в надежде создать похожий индустриальный процесс.

Ферменты ракообразных присоединяются к длинным цепям сложных сахаров и отрывают небольшие растворимые молекулы, которые легко могут быть усвоены или ферментированы.

Исследователи идентифицировали целлюлазу (энзим, превращающий целлюлозу в глюкозу), которая имеет несколько необычных свойств. Новый фермент более стоек к агрессивной химической среде и может работать в условиях с уровнем солености в семь раз больше солености морской воды. Это значит, что такой энзим сможет работать дольше в индустриальных условиях и его понадобится меньше.

Глава исследования, профессор Simon McQueen-Mason из Центра Зерновых Сельскохозяйственных Продуктов (Centre for Novel Agricultural Products) из Йоркского Университета, объясняет: «Энзимы это протеины которые выполняют функцию катализаторов, в данном случае речь идет о таком, который расщепляет целлюлозу. Их функции определены их трехмерной формой, но они настолько малы, что их невозможно увидеть без мощных микроскопов. Мы создаем кристаллы протеинов, в которых миллионы копий одного протеина расположены с той же ориентацией».

Доктор John McGeehan, структурный биолог из Портсмутского Университета, говорит: «Как только мы преуспели в создании кристаллов энзимов, мы переместили их в Diamond Light Source - национальный синхротронный научный центр в Великобритании. Вместо обычного увеличения изображения фермента стандартным микроскопом, мы облучили образец интенсивным пучком рентгеновских лучей для генерации серии изображения, которые могут быть преобразованы в 3d-модели. Синхротрон обеспечил нас настолько хорошими данными, что мы смогли визуализировать позицию каждого атома в энзиме. Дальше, наши коллеги США использовали суперкомпьютеры для моделирования энзима в действии. Эти результаты позволили изучить процесс разложения целлюлозных цепей в глюкозу».

Полученная информация поможет исследователям спроектировать более надежные ферменты для индустриального применения.

Также, для производства фермента, команда ученых перенесла его генетическую информацию в индустриальный микроб, который сможет производить энзим в больших количествах. Ученые надеются, что их работа поможет сократить стоимость переработки древесных материалов в биотопливо.

Источник: BBSRC.

Комментарии: