Екологія
Фермент ракоподібних може допомогти у перетворенні сміття в біопаливо
- Опубліковано: Вівторок, 23 червня 2015, 16:10
Вчені виявили новий ензим, здатний допомогти у здійсненні важливого кроку в питанні переробки такого сміття як папір, тріски і солома на рідке паливо. У відкритті дослідникам допомогло ракоподібне істота, відоме своїм руйнівним впливом на причали.
З використанням сучасних методів біохімічного аналізу і технік рентгенівської візуалізації, вчені з Йоркського Університету (University of York), Портсмутського Університету (University of Portsmouth) і Національної Лабораторії Відновлюваної Енергії в США (National Renewable Energy Laboratory in the USA) визначили структуру і функцію ключового ферменту, який використовується ракоподібними організмами для розщеплення деревини.
Для створення рідкого палива з деревної біомаси, полісахариди, які складають основну частину цих матеріалів, повинні бути розщеплені на прості цукру. Потім вони повинні пройти етап бродіння для перетворення в біопаливо. Це складний процес і виробництво біопалива з його використанням на даний момент дуже затратно.
Для пошуку більш ефективних і дешевих методів конвертування дерева в рідке паливо, вчені вивчають організми, які можуть руйнувати деревину, сподіваючись створити схожий індустріальний процес.
Ферменти ракоподібних приєднуються до довгих ланцюгах складних цукрів і відривають невеликі розчинні молекули, які легко можуть бути засвоєні або ферментованих.
Дослідники ідентифікували целлюлазу (ензим, що перетворює целюлозу в глюкозу), яка має кілька незвичайних властивостей. Новий фермент більш стійкий до агресивного хімічного середовища і може працювати в умовах з рівнем солоності в сім разів більше солоності морської води. Це означає, що такий ензим зможе працювати довше в індустріальних умовах і його знадобиться менше.
Глава дослідження, професор Simon McQueen-Mason з Центру Зернових Сільськогосподарських Продуктів (Centre for Novel Agricultural Products) з Йоркського Університету, пояснює: «Ензими це протеїни які виконують функцію каталізаторів, в даному випадку мова йде про такому, який розщеплює целюлозу. Їх функції визначені їх тривимірної формою, але вони настільки малі, що їх неможливо побачити без потужних мікроскопів. Ми створюємо кристали протеїнів, яких мільйони копій одного протеїну розташовані з тією ж орієнтацією».
Доктор John McGeehan, структурний біолог з Портсмутського Університету, говорить: «Як тільки ми досягли успіху у створенні кристалів ензимів, ми перемістили їх у Diamond Light Source - національний синхротронный науковий центр у Великобританії. Замість звичайного збільшення зображення ферменту стандартним мікроскопом, ми облучили зразок інтенсивним пучком рентгенівських променів для генерації серії зображення, які можуть бути перетворені в 3d-моделі. Синхротрон забезпечив нас настільки хорошими даними, що ми змогли візуалізувати позицію кожного атома в энзиме. Далі, наші колеги США використовували суперкомп'ютери для моделювання ензиму в дії. Ці результати дозволили вивчити процес розкладання целюлозних ланцюгів в глюкозу».
Отримана інформація допоможе дослідникам спроектувати більш надійні ферменти для індустріального застосування.
Також, для виробництва ферменту, команда вчених перенесла його генетичну інформацію в індустріальний мікроб, який зможе виробляти ензим у великих кількостях. Вчені сподіваються, що їх робота допоможе скоротити вартість переробки деревних матеріалів в біопаливо.
