Новый искусственный фермент расщепляет жесткий древесный лигнин

Новый искусственный фермент расщепляет жесткий древесный лигнин

Американские ученые разработали искусственный фермент, который может расщеплять лигнин – прочный полимер, позволяющий древесным растениям сохранять свою форму. Лигнин также обладает огромным потенциалом для возобновляемых источников энергии и материалов, сообщает Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория Министерства энергетики США. Подробно разработка описана в журнале Nature Communications. 

Лигнин – второй наиболее распространенный возобновляемый источник углерода на Земле. Лигнин есть во всех сосудистых растениях: он образует клеточные стенки и придает растениям жесткость. Лигнин позволяет деревьям стоять, придает овощам твердость и составляет около 20-35% веса древесины. Поскольку лигнин желтеет на воздухе, в деревообрабатывающей промышленности его удаляют в процессе производства тонкой бумаги. После удаления он часто неэффективно сжигается для производства топлива и электроэнергии.

В природе грибы и бактерии способны расщеплять лигнин своими ферментами: так в лесу разлагается заросшее грибами бревно. Разложение с помощью ферментов – гораздо более безвредный для окружающей среды процесс, чем химическое разложение, которое требует высокой температуры и потребляет больше энергии, чем производит. Но природные ферменты со временем разлагаются, что затрудняет их использование в промышленном процессе. Кроме того, производить их из микроорганизмов очень дорого. 

Ученые впервые разработали биоимитирующий фермент, способный разлагать настоящий лигнин с образованием соединений, которые можно использовать в качестве биотоплива и для химического производства. Они заменили пептиды, окружающие активный центр природных ферментов, белковоподобными молекулами – пептоидами. Затем эти пептоиды самособирались в наноразмерные кристаллические трубки и листы. 

Пептоиды были впервые разработаны в 1990-х годах для имитации функции белков. У них есть несколько уникальных особенностей, в том числе высокая стабильность, которая позволяет ученым устранять недостатки природных ферментов. В этом случае они предлагают высокую плотность активных центров, которую невозможно получить с помощью природного фермента.

Новые искусственные ферменты гораздо стабильнее и надежнее, чем их натуральные версии, поэтому они могут работать при температуре до 60 градусов по Цельсию – температуре, которая разрушила бы природный фермент.

Эта технология создания фермента открывает новые пути к разработке возобновляемых материалов для авиационного биотоплива и материалов на биологической основе.  Информация взята с портала «Научная Россия» (https://scientificrussia.ru/)

Подписывайтесь на наш Telegram, чтобы быть в курсе важных новостей медицины

Оставить комментарий

Вы можете использовать HTML тэги: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>