Forskerhold dechifrerer enzymatisk nedbrydning af sukker fra marine alger

Havalger i verdenshavene lagrer enorme mængder CO ₂ , binder cirka lige så meget CO ₂ om året som al landvegetation. I denne proces, alger producerer store mængder kulhydrater, som kan nedbrydes af marine bakterier og udgøre en vigtig energikilde til det marine fødenet. Forskerholdet har nu belyst den komplekse nedbrydningsvej for polysaccharidet Ulvan. Ulvan er et komplekst sukker produceret af alger af slægten Ulva, som nedbrydes af den marine bakterie Formosa agariphila . Den omfattende undersøgelse afslørede den biokemiske funktion af 12 enzymer. Disse resultater er af stor betydning for grundforskningen. Og nu, de muliggør bioteknologisk udnyttelse af algebiomasse, der aldrig tidligere har været brugt som råmateriale til gæringer og til isolering af værdifulde sukkerarter.

"I vores undersøgelse kan vi vise, for første gang, hvordan marine bakterier fuldstændigt nedbryder den meget komplekse polymer Ulvan fra marine alger til dens byggesten. Disse indsigter forbedrer ikke kun vores forståelse af, hvordan mikroorganismer får adgang til deres fødekilde. Ved at bruge de nyligt afkodede biokatalysatorer, det komplekse marine polysaccharid ulvan kan nu også bruges som råmateriale til gæringer, og sukkerkomponenter af høj kvalitet, såsom iduronsyre eller rhamnosesulfat, kan fremstilles fra den tidligere utilgængelige ressource fra havalger, " forklarer prof. dr. Uwe Bornscheuer fra Institut for Biokemi, Universitetet i Greifswald.

Dr. Jan-Hendrik Hehemann, Emmy Noether gruppeleder ved Max Planck Institute for Marine Microbiology og MARUM—Center for Marine Environmental Sciences ved Bremen Universitet, tilføjer, "Polysaccharider fra marine alger er kemisk forskellige fra landplanters. Det er stort set ukendt, hvordan marine bakterier nedbryder algepolysaccharider. At belyse enzymerne involveret i Ulvan-nedbrydningen er ikke kun af stor værdi for fremtidige bioteknologiske anvendelser, men besvarer også centrale økologiske spørgsmål vedrørende det marine kulstofkredsløb."

"Vores resultater viser også, hvor vigtigt det er at udføre forskning i et mangfoldigt hold af mikrobiologer, bioteknologer, biokemikere og organiske kemikere. Den DFG-finansierede forskningsgruppe POMPU tilbyder en tværfaglig kombination af disse kompetencer, hvilket har bidraget væsentligt til dette projekts succes, " tilføjer prof. dr. Thomas Schweder fra Institut for Farmaci, Universitetet i Greifswald. Forskergruppen POMPU har til formål at belyse vigtige økologiske funktioner af marine bakterier under algeopblomstring for at forbedre forståelsen af ​​havenes biologiske pumpefunktion i lyset af den globale opvarmning. Udforskning af vigtige marine bakterier og enzymer kan åbne nye perspektiver for at udnytte det lovende potentiale af sukker fra havalger.

Undersøgelsen er publiceret i Naturens kemiske biologi .