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Biomasse besser verwerten

01. Dezember 2015

Ein internationales Forscherteam hat die Struktur einer Enzymklasse, die zur Gewinnung von Energie und Wertstoffen aus Pflanzen genutzt werden kann, mit Hilfe von Neutronen mit bisher unerreichter Detailtreue untersucht.

Bei der Untersuchung des Enzyms aus der Klasse der Glycosidasen kam unter anderem das Neutronen-Diffraktometer BIODIFF zum Einsatz, das das Jülich Centre for Neutron Science gemeinsam mit der Technischen Universität München betreibt. Die Ergebnisse sind ein Schlüssel dazu, die großtechnische Verarbeitung von Biomasse zu verbessern.

Glykosidasen beschleunigen die Abbaureaktion von Hemicellulose aus Pflanzenzellwänden zu einfachen Zuckern, einem Grundstoff für die Herstellung von Kunststoffen, chemischen Zwischenprodukten oder Biokraftstoffen. Ein wichtiges Forschungsziel ist es, diese Enzyme so zu verändern, dass sie auch bei hohem (alkalischen) pH-Wert effizient arbeiten. Dazu ist ein detailliertes Verständnis der chemischen Reaktionen im Enzym nötig, insbesondere die Kenntnis der genauen Position aller Wasserstoffatome im aktiven Zentrum des Enzyms vor, während und nach der Reaktion.

Mittels Neutronenstreuung an Glykosidase-Kristallen entdeckten die Wissenschaftler, dass die Position einer bestimmten Aminosäure-Seitenkette entscheidend für die Aktivität des Enzyms ist. Dieses Wissen lässt sich nutzen, die Glycosidase so zu verändern, dass sie Biomasse auch unter alkalischen Bedingungen effizient abbaut.

Originalveröffentlichung:

Q. Wan, J. M. Parks, B. L. Hanson, S. Z. Fisher, A. Ostermann, T. E. Schrader, D. E. Graham, L. Coates, P. Langan, and A. Kovalevsky

Direct determination of protonation states and visualization of hydrogen bonding in a glycoside hydrolase with neutron crystallography

PNAS 112, 12384 (2015) – DOI


Pressemitteilung der Technischen Universität München

Mehr über das Instrument BIODIFF

 


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