Лигнин содержится во всех сосудистых растениях: образует клеточные стенки, придает жесткость, позволяет деревьям стоять и занимает 20-35% от веса древесины. Полимер дает продуктам дымный аромат при жарке на костре и является вторым источником возобновляемого углерода на Земле.
В природе лигнин расщепляют грибы и бактерии, однако такие ферменты дорогие, быстро разлагаются и их сложно использовать в производстве. Ученые долгое время не могли создать метод переработки биомассы, который “переварит” этот полимер.
Исследователи упростили процесс разложения растительной биомассы при помощи синтетического фермента. По свойствам и структуре его молекулы похожи на белки из класса пероксидаз, при помощи которых бактерии и грибки разлагают нити лигнина в гниющем валежнике.
Команда заменила часть цепочек аминокислот в ферменте на пептойды. В отличие от белков эти органические молекулы устойчивы к нагреву и другому дестабилизирующему воздействию. Благодаря пептойдам пероксидазы стали более стабильными и химически активными: молекулы успешно разлагали лигнин и выдерживали нагрев до 60 градусов Цельсия. Это было невозможно со всеми другими природными белками.
"Нам удалось создать первый природоподобный фермент, способный быстро разлагать лигнин и превращать его в набор молекул, которые можно использовать в качестве биотоплива или сырья для химической промышленности", — заявил профессор университета штата Вашингтон в Сиэтле (США) Чэнь Чуньлун, чьи слова приводит пресс-служба PNNL.
В ближайшее время ученые планируют создать новые версии пероксидаз, которые будут отличаться повышенным уровнем активности и будут пригодны для промышленного применения.