Enzymen worden veel gebruikt in ons dagelijks leven. Als kleine soldaten, enzymen in waspoeder werken om vetvlekken uit kleding te verwijderen, net zoals ze worden gebruikt om stro om te zetten in bio-ethanol of als farmaceutische miniatuurfabriekjes.

Nutsvoorzieningen, onderzoekers van de afdeling scheikunde van de Universiteit van Kopenhagen hebben een manier ontdekt om enzymworkflows te controleren. Hun resultaten zijn zojuist gepubliceerd in Wetenschappelijke rapporten .

"We zijn nooit in staat geweest om te zien wat enzymen doen terwijl ze werken. Het is hetzelfde als, niet alleen iemand kunnen observeren die van en naar het werk gaat, maar het vermogen hebben om te zien wat ze doen terwijl ze aan het werk zijn en te zien hoe effectief hun werk is, " volgens Søren Schmidt-Rasmussen Bohr, wiens proefschrift is gebaseerd op het onderzoek.

Hij legt uit dat het kunnen volgen van enzymen en het in kaart brengen van hun werkweek het mogelijk maakt om de aminozuursamenstelling van enzymen te targeten, die direct hun functie regelt.

Gerichte enzymontwikkeling is een belangrijk onderzoeksgebied

Enzymontwerp is een onderzoeksgebied dat grote internationale belangstelling heeft gewekt. Zo veel, dat vorig jaar de Nobelprijs voor Scheikunde werd toegekend voor het gericht optimaliseren van enzymen.

Met inzicht in hoe verschillende aminozuren in enzymen werken, men kan beginnen enzymen aan te passen en ze veel effectiever te maken. Enkele van de meer voor de hand liggende voorbeelden zijn het ontwerp van enzymen die stro efficiënter omzetten in biobrandstoffen en ontwerpen die de concentratie van enzymen in waspoeders verminderen, waar een paar effectieve restjes sterk genoeg worden om de klus te klaren.

"Afhankelijk van het enzym, het kan voordelig zijn om ofwel de hoeveelheid tijd die ze werken te verlengen of ze effectiever te maken terwijl ze aan het werk zijn. Hierdoor zullen veel industriële processen goedkoper en groener worden, " volgens universitair hoofddocent Nikos Hatzakis, die het onderzoek leidt.

Lagere medicijnkosten, groenere chemie

Waar Schmidt-Rasmussen Bohr het meest op hoopt, is dat de nieuwe aanpak een stap kan zijn in de richting van het creëren van effectievere enzymen voor de productie van geneesmiddelen die dienen om de giftige voetafdruk van de farmaceutische industrie te verminderen. Efficiëntere enzymen zullen resulteren in minder afvalproducten en productie bij lagere temperaturen, wat CO . zal verminderen ₂ uitstoot.

"Met betere enzymen, men kan de chemische processen die nodig zijn om geneesmiddelen te vervaardigen vereenvoudigen, wat uiteindelijk zal leiden tot een verlaging van de medicijnkosten, ", stelt Schmidt-Rasmussen Bohr.

Methode observeert enzymlocatie

De onderzoekers hebben een methode gecombineerd die bekend staat als "Single Particle Tracking, " waarbij de positie en snelheid van enzymen wordt waargenomen, met geavanceerde gegevensverwerking die kan voorspellen hoe lang enzymen aan het werk zijn en pauzeren. In praktijk, geavanceerde fluorescentiemicroscopie wordt gebruikt om op nanoschaal in te zoomen en de bewegingen van individuele enzymen te observeren. Daarna, statistische modellen worden ingezet om te bepalen wat de enzymen eigenlijk van plan zijn als ze bewegen en interageren met vetten.

Tot nu, meest gerichte enzymontwikkeling is bereikt door willekeurig sommige aminozuren voor andere te verwisselen, wat het vrij ingewikkeld heeft gemaakt om de best mogelijke enzymen voor een bepaald doel te produceren.