Международная группа исследователей из Австралии, КНР и Словакии разработала методику оптимизации растительных ферментов, позволяющую эффективнее контролировать их каталитическую функцию в биохимических производственных процессах. Об этом сообщает австралийский портал Mirage News. Перевод основных положений публикации представлен изданием discover24.ru.
Исследование, проведенное под общим руководством Университета Аделаиды в Австралии, в сотрудничестве с учеными из Института химии Словацкой академии наук и Хуайиньского педагогического университета в Китае, представило многообещающие инновационные идеи о том, как можно собирать, структурировать и ремоделировать стенки растительных клеток, контролируя каталитическую функцию определенных ферментов.
Фундаментальные свойства растительных клеток, такие как структура, целостность, организация цитоскелета и стабильность, получили новое рассмотрение благодаря использованию высокоэффективной жидкостной хроматографии. Изучение каталитической функции специфических ферментов (процесса, получившего название «ксилоглюкан-ксилоглюкозилтрансферазы») позволило исследователям лучше понять, как они связывают различные полисахариды с образованием структурных компонентов клеточных стенок растений.
Чтобы растительный материал можно было использовать в качестве сырья (например, в производстве биотоплива), необходимо разрушить стенки растительных клеток и химически обработать полученные материалы. Свойства клеточных стенок можно изменить, сделав их менее жесткими, что сделает производство биотоплива более эффективным и экономически выгодным.
Это открытие также найдет применение в фармацевтической промышленности, где ферменты рассматриваются как экологически безопасные и экономически эффективные варианты биоремедиации (технологий удаления загрязнений, вредных веществ и токсинов из окружающей среды посредством использования живых организмов), а также в других областях.
«Наше исследование способствует получению важных знаний о том, как можно понять ксилоглюкан-ксилоглюкозилтрансферазы и контролировать фундаментальные свойства ферментов растительного биохимического сырья – в частности, улучшить их каталитическую скорость и стабильность», – отметила руководитель проекта, профессор-биохимик из Словакии Мария Хрмова.
Она также уточнила: «Хотя определение каталитической функции ксилоглюкан-ксилоглюкозилтрансфераз значительно продвинулось за последние 15 лет, существует много неясностей, и до сих пор не имелось достаточной информации о том, как эти процессы могут быть органично реализованы в функционировании клеточных стенок растений».
Новая совместная работа международной группы ученых-биохимиков была нацелена на устранение прежних пробелов в понимании ферментации. Для этого пришлось серьезно переосмыслить опыт, накопленный в 60-летних химических и биохимических исследованиях ксилоглюкана.
Исследовательская группа использовала чувствительную высокоэффективную жидкостную хроматографию с флуоресцентными реагентами для эффективного мониторинга сложных биохимических реакций полисахаридов. «Мы также применили 3D-молекулярное моделирование и молекулярно-динамическое моделирование, чтобы получить представление о механизме действия этих ферментов в быстрых временных масштабах», – указала профессор Хрмова.
В целом новый способ оптимизации растительных ферментов с помощью биоинженерии расширил знания о том, как растительный материал может быть преобразован в биотопливо, биохимические вещества и другие полезные продукты с высокой добавленной стоимостью.