研究人员观察酶分解纤维素以帮助生产生物燃料

从生物质获得的生物燃料变得越来越重要。然而，除了生物甲烷之外，由于目前的技术复杂性和成本仍然太高，它们不能有效，廉价和可持续地生产。部分归咎于纤维素，一种多糖和植物成分，它不溶于水，因此难以加工。

通常，生物精炼厂使用水解活性酶的混合物，其利用水分子来分解植物材料 - 如在自然降解过程中发生的那样。最近，发现了利用氧气并与水解酶一起工作以更有效地分解纤维素的氧化酶。但究竟这些氧化酶 - 也称为LPMO(溶解性多糖单加氧酶) - 如何起作用尚不清楚。在这个阶段，格拉茨科学家开始工作。

使用原子力显微镜，研究人员首次能够观察纤维素颗粒表面的酶，并提供其活性的直接证据。几年来，生物技术和生化工程研究所一直与格拉茨电子显微镜中心密切合作。

对于目前在Nature Communications上发表的研究，在第一步中观察到长期已知的水解活性酶里氏木霉CBH I。该酶吸附在颗粒表面，沿着多糖链移动并逐步切除越来越多的小部分。在进一步的步骤中，已经观察到当LPMO加入混合物时酶的行为如何变化。在这里，研究人员可以确定LPMO在表面上为水解活性酶产生更多结合位点，并且表面上的酶动力学显着增加。

该研究将有助于在基础研究水平上更好地理解这些过程，并且在进一步的步骤中将促进生物燃料的生产。通常，在化学中，我们专注于可溶性产品，可以很容易地测量，以加深对反应的理解。然而，对于在固体表面上发生的反应，这种方法是不可行的。我们希望观察并记录之前的步骤，即纤维素分解过程，“生物技术与生化工程研究所研究的第一作者Manuel Eibinger说。

TU Graz生物技术和生物化学工程研究所所长Bernd Nidetzky说：“这句话让人想起'一张图片胜过千言万语'。在这项研究中，我们希望记录这些过程及时发生的过程。这是我们设法做了什么。“