“工程酶将植物废弃物转化为可持续产品”

一系列新的酶被设计用来执行将植物废弃物转化为可持续和昂贵的产品(如尼龙、塑料和化学物质)的最重要的步骤之一。

这个发现由英国-美国酶工程小组成员指导，去年设计并改进了塑料消化酶。 这是塑料废弃物回收的潜在突破。 (链接)

这项研究发表在蒙大拿州立大学的jen dubois教授、美国能源部国立可再生能源研究所( nrel )的gregg beckham博士、大学的ken houk教授率领的美国科学院期刊上。 加州、洛杉矶、朴次茅斯大学的john mcgeehan教授团队。

这种新设计的酶对木质素具有活性，木质素是植物的主要成分之一，科学家几十年来一直在探索比较有效的分解方法。

朴次茅斯生物科学学院酶学创新中心主任mcgeehan教授做了如下阐述。 这是我们的目标。 从自然中发现酶，带入我们的实验室，了解他们的工作原理，设计生产生物技术产业的新工具。 在这种情况下，我们使用天然存在的酶，设计为在最苛刻的天然植物聚合物的分解过程中发挥重要的作用。

为了保护他们的糖质纤维素，植物迅速发展出被称为木质素的喜欢的多而复杂的材料，只有很少的真菌和细菌能够应对这些问题。 但是，由于木质素代表着可持续化学物质的一大潜在来源，如果我们能找到提取和采用这些构造块的方法，我们就能创造出伟大的东西。

木质素在植物中起着支架作用，同时又是水运的核心。 提供强度和防御病原体。

这是一种令人惊讶的材料，mcgeehan教授说，纤维素和木质素是地球上最丰富的生物聚合物之一。 植物之所以成功，是因为这些聚合物巧妙地混合制成了木质纤维素，是难以消化的材料。

目前的酶倾向于只作用于木质素的一个积木块，降低了分解过程的效率。 利用先进的三维结构和生化技术，该团队改变了酶的形状，能够应对许多构建模块。 结果提供了从以前的废品中制造尼龙、生物塑料、碳纤维等新材料和化学物质的方法。

这个发现还带来了环境效应。 使用木质素制造产品有助于减少对石油的依赖，从而为制造日常产品和燃烧它们提供有吸引力的替代方案，从而减少二氧化碳的排放量。

这个研究小组由朴次茅斯大学、蒙大拿州、乔治亚州、肯塔基州和加州大学的结构生物学、生物化学、量子化学和合成生物学国际专家小组以及两个美国国立研究所nrel和oak ridge组成。

朴次茅斯大学的研究生dan hinchen说，利用x射线结晶学处理了用diamond light source同步加速器与木质素结构单元复合的10种酶结构。 这为我们设计酶提供了蓝图。 然后我们的同事们将这种新酶的dna代码转移到工业株，扩展了进行多重反应的能力。

mcgeehan教授表示，我们目前在原理上验证了为处理最具挑战性的木质素分子而成功设计了这种酶，将继续开发将废弃物转化为有价值的可持续材料的生物工具。

这项研究由生物技术和生物科学研究委员会( bbsrc )、国家科学基金会) nsf )和doe eere生物能源技术办公室共同资助。 支撑这项事业的3d酶结构由英国牛津国家同步加速器科学设施diamond light source处理。

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