工程酶将植物废弃物转化为可持续产品

一系列新的酶已被设计用于执行将植物废物转化为可持续和高价值产品(如尼龙，塑料和化学品)的最重要步骤之一。

该发现由英国 - 美国酶工程团队的成员领导，该团队去年设计并改进了塑料消化酶，这是塑料废物回收的潜在突破。(链接)

该研究发表在“ 美国国家科学院院刊”上，由蒙大拿州立大学的Jen Dubois教授，美国能源部国家可再生能源实验室(NREL)的Gregg Beckham博士，大学的Ken Houk教授领导。加州洛杉矶分校与朴茨茅斯大学的John McGeehan教授一起。

新设计的酶对木质素(植物的主要成分之一)具有活性，科学家几十年来一直试图找到一种有效分解的方法。

朴茨茅斯生物科学学院酶学创新中心主任McGeehan教授说：“这是我们的目标 - 从自然中发现酶，将它们带入我们的实验室，了解它们的工作原理，然后设计它们以产生新的生物技术工业的工具。在这种情况下，我们采用了一种天然存在的酶，并对其进行了设计，以便在其中一种最坚韧的天然植物聚合物的分解中发挥关键作用。

“为了保护他们的含糖纤维素，植物已经发展出一种令人着迷的复杂材料，称为木质素，只有少量的真菌和细菌可以解决这些问题。然而，木质素代表了可持续化学品的巨大潜在来源，所以如果我们能找到一种方法，提取和使用这些构建块，我们可以创造出伟大的东西。“

“这是一种令人惊奇的材料，”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。植物的成功很大程度上归功于这些聚合物的巧妙混合，以产生木质纤维素，这是一种难以消化的材料。 “

目前的酶倾向于仅对木质素的一个构建块起作用，使得分解过程效率低下。使用先进的三维结构和生物化学技术，该团队已经能够改变酶的形状，以适应多个构建模块。结果提供了从以前的废品中制造新材料和化学品(如尼龙，生物塑料，甚至碳纤维)的途径。

该发现还提供了额外的环境效益 - 从木质素产生的产品减少了我们对石油的依赖，以制造日常产品，并提供一种有吸引力的替代燃烧它，有助于减少二氧化碳排放。

该研究团队由朴茨茅斯大学，蒙大拿州，佐治亚州，肯塔基州和加利福尼亚大学的结构生物学，生物化学，量子化学和合成生物学的国际专家团队以及两个美国国家实验室NREL和Oak Ridge组成。

丹Hinchen，朴次茅斯大学的研究生说：“我们用X射线晶体学的钻石光源同步加速器解决10层酶的结构与木质素复杂的积木。这给了我们的蓝图工程师酶上下工夫然后我们的同事们将这种新酶的DNA代码转移到工业菌株中，扩展了它进行多重反应的能力。“

McGeehan教授说：“我们现在已经证明我们可以成功地设计这类酶以解决一些最具挑战性的基于木质素的分子，我们将继续开发可以将废物转化为有价值和可持续材料的生物工具。 “。