آنزیم جدید تولید سوخت های زیستی را متحول می کند

پروتئین طبیعی ، معروف به Celoce ، در مرکز تحقیقات انرژی و مواد برزیل توسعه یافته است و برای ادغام فوری در فرآیندهای صنعتی آماده است.

تجزیه مواد گیاهی به سوخت قابل استفاده از مدتها قبل یکی از بزرگترین چالش های انرژی علم بوده است. اساس این فرآیند سلولز ، رایج ترین پلیمر تجدید پذیر در زمین است.

اگرچه کاملاً از گلوکز ساخته شده است ، ساختار کریستالی کاملاً بسته بندی شده آن ، همراه با درهم و برهم زدن با سایر اجزای گیاهی مانند لیگنین و همی سلولز ، شکستن آن را بسیار دشوار می کند. طبیعت آن را کند و تنها با کمک سیستم های آنزیم پیچیده می کند.

اکنون دانشمندان مرکز انرژی و مطالعات برزیل برزیل (CNPEM) به همراه شرکای خود در برزیل و خارج از کشور ، آنزیمی را کشف کرده اند که می تواند این روند را تغییر دهد. آنزیم دستیابی به موفقیت آنها این قدرت را دارد که قفل سلولز را از همیشه مؤثرتر کند. این می تواند مسیر تولید بزرگ در مقیاس اتانول نسل دوم ، سوخت خالص ساخته شده توسط زباله های کشاورزی مانند نیشکر و نی ذرت را هموار کند. این یافته ها اخیراً در مجله منتشر شده است ذاتحرف

“ما یک متالوآنزیم را شناسایی کرده ایم که تبدیل سلول را از طریق یک مکانیسم ناشناخته ناشناخته اتصال بستر و اکسیداتیو برای دپلیمریزاسیون زیست توده گیاه ، با پیامدهای گسترده برای بیوتکنولوژی ، رئیس موریو موراکامی ، رئیس CNPEM بیوکاتالیز و زیست شناسی سنتز تقویت می کند.

آنزیم تازه کشف شده Celoce نامیده می شود ، که به معنی آنزیمی برای شکاف اکسیداتور سلولز است. سلولز را با استفاده از یک مکانیسم بی سابقه تقسیم می کند و به آنزیم های دیگر موجود در کوکتل آنزیم اجازه می دهد تا کار خود را ادامه داده و قطعات را به شکر تبدیل کنند. “برای استفاده از یک مقایسه ، پاداش ساختار کریستالی سلولز از یک سری قفل ها که آنزیم های کلاسیک نمی توانند باز شوند. Celoce این قفل ها را باز می کند و به آنزیم های دیگر اجازه می دهد تا تبدیل را انجام دهند.

الگوی

به گفته محقق ، اضافه شدن مونوکسیژنازها به کوکتل آنزیم حدود دو دهه پیش اولین انقلاب بود. این آنزیم ها به طور مستقیم پیوندهای گلیکوزید را در سلولز اکسیده می کنند و عملکرد آنزیم های دیگر را تسهیل می کنند. برای اولین بار ، از بیوشیمی ردوکس به عنوان یک استراتژی میکروبی برای غلبه بر تجدید نظر در زیست توده سلولز استفاده می شود. و این یک الگوی ایجاد کرد. هر آنچه در آن زمان کشف شد مبتنی بر مونوکسیژنازها بود. اکنون ، برای اولین بار ، این الگوی با تشخیص Celoce ، که مونوکسیژناز نیست و نتیجه بسیار مهمی را ارائه می دهد ، مختل شده است.

موراکامی می گوید: “اگر مونوکسیژناز را به کوکتل آنزیم اضافه کنیم ، افزایش X است. اگر Celoce را اضافه کنیم ، 2x می گیریم: دو برابر بیشتر. ما الگوی تخلیه سلولز را در مسیر میکروبی تغییر داده ایم.

محقق توضیح می دهد که Celoce انتهای فیبر سلولز را تشخیص می دهد ، به آن متصل می شود و آن را اکسیداتیک تقسیم می کند. به این ترتیب ، ثبات ساختار کریستالی را مختل می کند ، که باعث می شود آنزیم های کلاسیک ، هیدرولازهای گلیکوزید در دسترس تر شوند. این یک واقعیت بسیار مهم است که Celoce کم رنگ تر از دو زیر واحد یکسان است. در حالی که یک زیر واحد “روی سلولز” قرار دارد ، دیگری رایگان است و می تواند فعالیت اکسیداز ثانویه را انجام دهد ، و باعث ایجاد همبستگی لازم برای واکنش بیولوژیکی می شود.

“این واقعاً بسیار نوآورانه است ، زیرا مونوکسیژنازها به یک منبع خارجی پراکسید بستگی دارند ، در حالی که Celoce پراکسید خود را تولید می کند. این یک دستگاه کاتالیزوری کامل و کامل است. سازمان ساختاری کواترنر آن سایت را می سازد که به یک فنی اساسی متعهد نیست.

یک کاتالیزور طبیعی که در زباله های نیشکر یافت می شود

Celoce متالوآنزیم است: این طبقه بندی دقیق آن است زیرا عسل وجود دارد اتم ساخته شده در ساختار مولکولی خود ، که خود به عنوان یک مرکز کاتالیزوری عمل می کند. در آزمایشگاه ایجاد نشده است ، اما در طبیعت کشف شد. با این حال ، برای رسیدن به این امر ، محققان مجبور بودند مقدار زیادی از علم و تجهیزات را بسیج کنند.

“ما با نمونه های خاک پوشانده شده با نیشکر ، که برای ده ها سال در منطقه مجاور بیورفینری در حالت سائو پائولو ذخیره شده است.

محقق تأکید می کند که این نتیجه یک نیمکت آزمایشگاهی نیست که هنوز باید قبل از استفاده از آن در مقیاس صنعتی تأیید شود. اثبات این مفهوم قبلاً در مقیاس آزمایشی نشان داده شده است و آنزیم تازه باز شده می تواند بلافاصله در فرآیند تولید گنجانده شود – که برای برزیل بسیار مناسب است ، به عنوان یک تولید کننده اصلی سوخت های زیستی و جهان ، در زمینه انتقال انرژی اضطراری به دلیل بحران آب و هوا.

برزیل تنها دو بیورفین در جهان دارد که قادر به تولید سوخت های سلولز در مقیاس تجاری است. تمایل به ضرب این بیورفین ها در اینجا و تولید مثل در کشورهای دیگر است. یکی از بزرگترین چالش های تاکنون ، ساختارشکنی زیست توده سلولز است: چگونه می توان آن را تجزیه کرد و آن را به شکر تبدیل کرد. انتظار می رود Celoce به طور قابل توجهی اثربخشی این فرآیند را افزایش دهد.

موراکامی گفت: “در حال حاضر ، راندمان در محدوده 60 ٪ تا 70 ٪ است و در برخی موارد می تواند به 80 ٪ برسد. این بدان معنی است که بسیاری از آنها هنوز مورد استفاده قرار نمی گیرند. هرگونه افزایش عملکرد به معنای زیادی است زیرا ما در مورد صدها میلیون تن زباله که دگرگون می شوند صحبت می کنیم.” وی می افزاید: این فقط در مورد افزایش تولید اتانول برای وسایل نقلیه نیست ، بلکه برای سایر محصولات مانند سوخت های حمل و نقل هوایی نیز وجود دارد.

مرجع: “یک ماده Dark Matagenomic” Dark “آنزیم تبدیل سلولز اکسیداتیو” توسط Clelton A. Santos ، Mariana Ab Moraiis ، Fernanda Mandelli ، Evandro A. Lima ، Renan Evandro Araujo ، Douglas Aa Paixão ، Joaquim M. Steerit ، M. Junior ، Maria L. Mottiigo ، Rodred Rodred Rodred Rodred Rodred Rodreda. BC Silva ، Lucia D. Wolf ، Cesara RF Tell A. Diogo ، Felipe J. Fuzita ، Felippe M. Colombari ، Camila R. Santos ، Priscila T. Nicholas Therapon ، Vincent Lombard ، Vincent Lombard ، Antonio JC Filho ، Bernard Henrissat ، Mario ، Bastien Basino ، Jc Persino ، Jc Persino ، Jc Persino ، Jc Persino ، Jcio ، Jcio ، Jc Persino ، Jcio ، Jc Persino ، Jcio ، Jcio ، Jc Persino ، Jcio ، Jcio ، Jcio ، Jcio ، Jc Persino ، Jcio. 2025 ، ذاتحرف
doi: 10.1038/S41586-024-08553-Z

این نظرسنجی توسط FAPESP از طریق دو پروژه (21/04891-3 و 22/03059-5) پشتیبانی شد.

هرگز موفقیت را از دست ندهید: به خبرنامه Scitechdaily بپیوندید.