Ученые создали фермент для расщепления прочного древесного полимера лигнина

Искусственный фермент, способный разложить лигнин, твердую и стойкую часть древесины, создали ученые из Университет штата Вашингтон, США. 31 мая статья с результатами их исследования опубликована в журнале Nature Communications.

Как отмечают в статье исследователи, лигнин уже применяется в производстве «зеленого» авиационного топлива керосинового типа и может быть использован в качестве возобновляемого источника энергии и материалов, поскольку является вторым из наиболее распространенных возобновляемых источников углерода на Земле.

Лигнин образует клеточные стенки сосудистых растений, придавая растениям жесткость, которая позволяет деревьям стоять, придает твердость овощам. Он составляет около 20–35% веса древесины.

В процессе производства тонкой бумаги желтеющий на воздухе лигнин удаляют, часто неэффективно сжигая эти отходы для производства топлива и электроэнергии.

Расщепление лигнина в природе происходит с помощью ферментов, которые вырабатываются некоторыми бактериями и грибами. Использование ферментов для промышленного расщепления лигнина было бы экологически более безопасным, чем химические способы, используемые в настоящее время.

Однако использовать природные ферменты дорого и неэффективно, так как они быстро разлагаются. Американские ученые разработали биоимитирующий фермент, способный разлагать природный лигнин с образованием соединений, которые можно использовать в качестве биотоплива и для химического производства.

Для этого они заменили пептиды природных ферментов белковоподобными молекулами — пептоидами. Эти пептоиды самособирались в наноразмерные кристаллические трубки и листы, обладающие высокой стабильностью и высокой эффективностью в реакциях деполимеризации лигнина. Они работают при температуре до 60 °C, которая разрушила бы природный фермент.

Ученые планируют в ближайшее время создать новые версии фермента с повышенным уровнем активности, которые будут эффективны в промышленном производстве.