宋宵因从吃到用了解酶52生物酶再开一扇新能源的窗户，科学家合成了能消化木质素的酶
木质素是自然界中仅次于纤维素的第二大生物质资源，全球每年产量约5000万吨，其中农业种植残留物中的木质素约占10%~20%，森林植物的木质素占20%~30%，来源广，而且产量巨大。
但是，由于木质素的聚合度高，具有非晶态无序结构，除了直接燃烧，很难被人们当作能源利用。而且，在工业生产中，木质素不仅不能产生价值，还给其小伙伴纤维素的利用，带来了巨大困扰。在造纸、纤维素乙醇等领域，要投入巨大的成本来去除木质素。
人们已经发现了能催化木质素反应的生物酶，但由于这些酶大规模生产成本高、在工业环境中使用寿命短，尚不能满足木质素能源化的需求。
5月31日，华盛顿州立大学和能源部西北太平洋国家实验室（PNNL）的一个研究小组在《自然》杂志上发表了文章，他们人工合成的酶成功地分解了木质素。
该论文的通讯作者，华盛顿州立大学化学工程和生物工程学院的副教授张晓说，他们的合成酶被认为是一个突破，真正展现出降解木质素的前景。人们看到了开发新一类催化剂的机会，并能真正解决生物和化学催化剂的局限性。
来自西北太平洋国家实验室的另一位通讯作者陈春龙补充说，这是第一种仿自然的合成酶，现在已经证明其能有效的降解木质素，产生可用作生物燃料和化工生产的化合物。
张晓指出，要从微生物中提取出足够数量的酶用于木质素燃料生产用途真的很困难。一旦分离出来，这些酶就变得非常脆弱，很容易失活。但是这些酶可以激发科研工作者创建出复制其基本原理的模型。张晓的研究团队最近发表的一篇评论文章概述了应用木质素降解酶的挑战和障碍。
研究人员用称为peptoids的蛋白质类分子取代了环绕天然酶活性部位的肽。然后这些peptoids自我组装成纳米级的结晶管和片。Peptoids模仿蛋白质的功能具有高稳定性，使科学家能够解决天然酶的不足之处。在这种情况下，它们提供了高密度的活性位点，这在天然酶中是不可能得到的。
这些人工酶比天然生物酶更加稳定和强大，可以长时间在60℃的环境下工作，而不失活。
陈春龙指出，这项工作开辟了新的机会，这是在用一种环境无害的方法将木质素转化为有价值的产品方面迈出的重要一步。
如果新的合成酶可以进一步改进，以提高转化率，产生更多的选择性产品，它有可能扩大到工业规模。该技术为航空生物燃料和生物基材料的可再生材料和其他领域提供了新的途径和应用。
参考文献：Reference: “Highly stable and tunable peptoid/hemin enzymatic mimetics with natural peroxidase-like activities” by Tengyue Jian, Yicheng Zhou, Peipei Wang, Wenchao Yang, Peng Mu, Xin Zhang, Xiao Zhang and Chun-Long Chen, 31 May 2022, Nature Communications.
热门跟贴