美国加州理工学院某课题组日前制造了15种高稳定性真菌酶催化剂,可以在高温条件下将纤维素分解成糖,用来生产乙醇或丁醇。《美国科学院院报(the Proceedings of the National Academy of Sciences)》本周发表了化学工程和生物化学教授Frances H. Arnold和及其加州理工学院实验室科研人员的这项研究发现。
文章介绍说,之前已知的真菌二糖纤维水解酶II仅有不到10种,而此次开发了15种新型酶。更重要的是,这些新型酶除了具有很高的稳定性,它们还能在多种条件下降解纤维素。Arnold认为,这项发现可能意味着巨大的价值。
Arnold与加州理工学院博士后Pete Heinzelman利用结构-引导重组法(structure-guided recombination recombination)创造出了这15种新型酶。科研人员们利用一种电脑程序设计好基因重组的位置,然后将3种已知的真菌纤维素酶的序列进行配对,生成6000多个子代基因序列,这些序列与父代的均不相同,但其编码的蛋白质却具有相同的结构和纤维素降解能力。
"具有高度热稳定性的酶持续时间也相对较长,即使在低温条件下也是如此。" Arnold说,"有效时间较长的酶则能分解更多的纤维素,降低成本。"
接下来,科研人员计划利用结构-引导重组法对大约6个工业降解纤维素所需的纤维素酶进行完善。Arnold介绍说:"我们已经在一种酶上试验了这一方法。现在我们要创建其他所有酶的族,找出它们的理想应用途径,加以整合。"科研人员的最终目标是要确定一套经济合算的方案,用于纤维素生物燃料生产。
"仔细想来,能源是最庞大的产业。" Arnold认为,"如果我们能够用可再生生物燃料代替进口石油,那将是多么大的贡献。而目前由于酶的成本过高,这种替代推行得很慢。"