Novootkriveni način optimizacije biljnih enzima kroz bioinženjering povećao je znanje o tome kako se biljni materijal može pretvoriti u biogoriva, biohemije i druge proizvode visoke vrednosti.
Studija koju je vodio Univerzitet u Adelaidi predstavlja inovativne ideje o tome kako se zidovi biljnih ćelija mogu sastaviti, strukturirati i remodelirati kontrolom katalitičke funkcije specifičnih enzima. Studija je objavljena u Plant Journalu i sprovedena je sa međunarodnim, multidisciplinarnim timom istraživača sa Instituta za hemiju Slovačke akademije nauka i Huaiiin Normalnog univerziteta u Kini.
Fundamentalna svojstva biljnih ćelija — kao što su struktura, integritet, organizacija citoskeleta i stabilnost — sada se posmatraju drugačije, sugerišući nove alternative.
Proučavanje katalitičke funkcije specifičnih enzima – proces nazvan „ksiloglukan ksiloglukozil transferaze“ – omogućio je istraživačima da bolje razumeju kako oni povezuju različite polisaharide da formiraju strukturne komponente zidova biljnih ćelija. Vizuelizacija dinamike vezivanja KSKSKSG/neutralnog mano-tetra-oligosaharidnog supstratnog para pomoću TmKSET6.3 (široko specifično) i PttKSET16A (specifično), dobijeno MD simulacijom. Zasluge: Univerzitet u Adelaidi
„Ovaj rad doprinosi suštinskom znanju o tome kako se mogu razumeti ksiloglukan ksiloglukozil transferaze i kontrolisati njihova osnovna svojstva — na primer, da bi se poboljšale njihove katalitičke brzine i stabilnost“, rekla je vođa projekta profesorka Marija Hrmova.
Da bi se biljni materijal koristio u proizvodnji biogoriva, zidovi biljnih ćelija moraju biti dekonstruisani i dobijeni materijali hemijski obrađeni. Osobine ćelijskih zidova mogu se promeniti tako da budu manje krute, čime se proizvodnja biogoriva čini efikasnijom i isplativijom.
Ovaj nalaz takođe ima primenu u farmaceutskoj industriji, gde se enzimi traže kao ekološki prihvatljive i isplative opcije u bioremedijaciji i drugim primenama.
Bioremedijacija je uklanjanje zagađivača, zagađivača i toksina iz životne sredine upotrebom živih organizama.
„Iako je definicija katalitičke funkcije ksiloglukan ksiloglukozil transferaza značajno napredovala u poslednjih 15 godina, postoje ograničenja, a još uvek nedostatak informacija, u tome kako se ovo znanje može organski primeniti u funkcionalnost zidova biljnih ćelija“, ona rekao.
Ovaj timski rad se zasniva na 60 godina hemijskog i biohemijskog istraživanja ksiloglukana ove i drugih istraživačkih grupa.
Istraživački tim je koristio osetljivu tečnu hromatografiju visokih performansi sa fluorescentnim reagensima za praćenje složenih biohemijskih reakcija polisaharida na efikasan način.
„Takođe smo primenili 3D molekularno modeliranje i simulacije molekularne dinamike da bismo stekli uvid u način delovanja ovih enzima na brzim vremenskim skalama“, rekla je profesorka Hrmova.
„Naši nalazi su podržani pristupima biljnoj i ćelijskoj biologiji koje smo koristili da ponudimo nove ideje o funkciji ovih enzima in vivo.“
