Новый механизм переваривания целлюлозы: открыт сверхбыстрый фермент

Исследователи из Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL) Министерства энергетики США обнаружили, что фермент из микроорганизма, впервые найденного в 1990 году в Долине гейзеров на Камчатке, может переваривать целлюлозу почти в два раза быстрее, чем ведущий коммерческий целлюлазный фермент Cel7A.

Это открытие может снизить стоимость производства биотоплива из лигноцеллюлозы. Результаты опубликованы в журнале Science в статье "Revealing Nature's Cellulase Diversity: The Digestion Mechanism of Caldicellulosiruptor bescii CelA".

Уникальный фермент CelA

Фермент CelA секретируется бактерией Caldicellulosiruptor bescii, обитающей в горячих пресноводных источниках при температуре 75–90 °C. Его сложная структура включает два каталитических домена, разделённых линкерными пептидами и модулями, связывающими целлюлозу.

Преимущества в эффективности

  • В тестах на промышленном стандарте Avicel CelA производил больше сахаров, чем Cel7A.
  • При оптимальной температуре 50 °C эффективность Cel7A составляет лишь 50% от эффективности CelA.
  • CelA не только удаляет целлюлозу с поверхности, но и создаёт полости в материале, что усиливает синергию с другими целлюлазами.

Биотехнологический потенциал

  • Высокая активность: "CelA — самый эффективный отдельный целлюлаз, который мы когда-либо изучали", — заявил учёный NREL Янник Бомбл.
  • Двойное действие: Два каталитических домена, работающих согласованно, делают его мощным деградером целлюлозы.
  • Атака на ксилозу: CelA также активен в отношении ксилозы, что может позволить сократить долю специализированных ферментов в коммерческих коктейлях и снизить затраты.

Значение для индустрии

Поскольку ферментные коктейли (15–20 различных ферментов) — ключевая статья расходов в производстве биотоплива, более эффективный фермент означает снижение общей стоимости процесса.

"Это открытие может изменить ландшафт коммерческого дизайна целлюлазных коктейлей", — отметил Пол Гилна, директор BioEnergy Science Center, финансировавшего исследование.

2014-01-07