Fosfaat is een sleutelelement in veel processen in het lichaam en essentieel voor de wereldwijde voedselproductie. Onderzoekers van de Universiteit van Göttingen hebben nu een methode ontwikkeld om nieuwe enzymen uit de omgeving op te sporen die fosfaat kunnen vrijmaken. Dit opent nieuwe mogelijkheden voor de ontwikkeling en optimalisatie van op fytase gebaseerde processen voor industriële toepassing, biotechnologie en milieuvriendelijke technologieën. De resultaten zijn gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift mBio .

Enzymen zoals fytasen en fosfatasen zijn nodig om organisch gebonden fosfaat te kunnen gebruiken. De onderzoeksgroep onder leiding van professor Rolf Daniel van het Instituut voor Microbiologie en Genetica van de Universiteit van Göttingen ontwikkelt gestandaardiseerde methoden om nieuwe fosfatasen en fytasen te isoleren uit complexe omgevingsmonsters. "De fytasen die momenteel commercieel worden gebruikt, afkomstig zijn van de teelt van individuele stammen van micro-organismen, ", zegt Daniel. "Dit verspilt het potentieel om nieuwe, efficiëntere processen door het gebruik van verbeterde enzymen." Fosfaten worden in grote hoeveelheden gebruikt als meststof in de conventionele landbouw. ​​De toenemende uitputting van natuurlijke fosforbronnen en de vervuiling van fosforafzettingen met zware metalen maken nieuwe strategieën voor de winning en recycling van fosfaten meer dringend.

De nieuwe methode is gebaseerd op het screenen van speciaal geconstrueerde genenbibliotheken uit de gehele genenpool van organismen in verschillende habitats. De onderzoekers nemen monsters van sedimenten en grond en klonen het hele DNA. Vervolgens kijken ze welke activiteiten zich in deze genenbibliotheken ontwikkelen. Er wordt gebruik gemaakt van een innovatieve screeningsmethode waarbij fytaat als fosfaatbron dient. Dit stelde de onderzoekers in staat om de grootste verscheidenheid aan fosfatasen en fytasen te identificeren die ooit zijn verkregen met behulp van functionele metagenomica, waaronder nieuwe fytase-subtypen met tot nu toe volledig onbekende functionele groepen en nieuwe eigenschappen.

Fosfatasen en fytasen zijn natuurlijke biokatalysatoren die een centrale rol spelen in veel stofwisselingsprocessen en bijdragen aan de afgifte van organisch gebonden fosfaat. Fytasen zijn gespecialiseerd in de afbraak van fytaten die worden aangetroffen in granen en vele andere planten. Ze worden al gebruikt in de diervoederindustrie als voeradditief om te voorkomen dat het van nature in plantaardig voedsel aanwezige fosfaat ongebruikt door de darmen gaat bij het voeren van niet-herkauwers zoals varkens of pluimvee. Met name fytasen worden daarom beschouwd als een groot marktpotentieel.