Новые белковые зонды находят ферменты для производства биотоплива

Новые белковые зонды помогают учёным находить наиболее эффективные природные ферменты для превращения биомассы в биотопливо. Этот процесс зависит от расщепления целлюлозы — богатого энергией основного компонента растительной массы. Целлюлоза представляет собой полисахарид, то есть множество сахаров, связанных вместе. Для производства биотоплива связи между этими сахарами необходимо разорвать, чтобы сахара можно было далее перерабатывать, например, ферментировать в этанол. Однако разорвать эти связи непросто, так как они очень прочные. Лучшие кандидаты на эту работу — группа микробных ферментов, называемых гликозидгидролазами (GH).

Чтобы найти самые эффективные GH в природе, команда исследователей создала набор зондов, специально разработанных для связывания с известными активными центрами GH. Каждый зонд содержит «ручку», к которой можно присоединить репортёрную молекулу, что позволяет проводить дальнейший анализ, например, визуализацию связанных белков с помощью флуорофоров или их выделение для характеристики методом масс-спектрометрии. Важно, что из-за близкого каталитического сходства GH зонды связываются не только с известными, но и с ранее не обнаруженными ферментами этой группы.

Эффективность зондов была продемонстрирована в эксперименте с секретомом (всеми секретируемыми белками) бактерии Clostridium thermocellum, которая обладает высокоэффективной системой деградации целлюлозы и даже может напрямую превращать её в этанол. С помощью инструментов масс-спектрометрии были идентифицированы белки секретома, связанные зондами, что доказало их селективность и специфичность к GH.

Этот новый подход представляет собой высокопроизводительный способ поиска ферментов, релевантных для производства биотоплива, в сложных смесях, и может быть использован для изучения любых микроорганизмов. Дальнейшие усилия будут сосредоточены на оптимизации селективности набора зондов и расширении их применения на грибы.