Forskere afslører, hvordan molekylære vejspærringer bremser nedbrydningen af ​​cellulose til biobrændstoffer

Forskere ved University of California, Berkeley, har opdaget, hvordan molekylære vejspærringer bremser nedbrydningen af ​​cellulose, hovedbestanddelen af ​​plantecellevægge, til sukkerarter, der kan fermenteres til biobrændstoffer. Resultaterne, offentliggjort i tidsskriftet Nature Communications, kan føre til nye måder at konstruere enzymer, der nedbryder cellulose mere effektivt.

Cellulose er et sejt, fibrøst materiale, der findes i alle planter. Det er den mest udbredte organiske forbindelse på Jorden, og det er en potentiel kilde til vedvarende energi. Cellulose er dog svær at nedbryde til sukkerarter, hvilket er nødvendigt for, at det kan bruges som biobrændstof.

Enzymer kaldet cellulaser nedbryder cellulose til sukker. Cellulaser er dog ofte ineffektive, og de kan bremses af molekylære vejspærringer. Disse vejspærringer kan omfatte tilstedeværelsen af ​​andre molekyler, såsom lignin, der forstyrrer cellulasernes evne til at binde til cellulose.

Forskerne ved UC Berkeley brugte en teknik kaldet røntgenkrystallografi til at studere strukturen af ​​cellulaser i detaljer. De fandt ud af, at cellulaserne var i stand til at binde sig til cellulose på to forskellige måder. En måde var en stærk, produktiv binding, der gjorde det muligt for cellulaserne at nedbryde cellulosen. Den anden vej var en svag, uproduktiv binding, der forhindrede cellulaserne i at nedbryde cellulosen.

Forskerne fandt også ud af, at den uproduktive binding var mere tilbøjelig til at opstå, når der var andre molekyler til stede, som interfererede med cellulasernes evne til at binde sig til cellulose. Dette tyder på, at de molekylære vejspærringer, der bremser cellulaser, er forårsaget af tilstedeværelsen af ​​andre molekyler.

Forskernes resultater kan føre til nye måder at konstruere cellulaser, der er mere effektive til at nedbryde cellulose. Dette kunne gøre biobrændstoffer mere overkommelige og bæredygtige.

"Vores resultater giver en ny forståelse af, hvordan cellulaser virker, og hvordan de hæmmes af molekylære vejspærringer," sagde lederforsker Daniel Rokhsar. "Denne viden kan føre til udviklingen af ​​nye enzymer, der er mere effektive til at nedbryde cellulose, hvilket ville gøre biobrændstoffer mere overkommelige og bæredygtige."