Bruine algen zijn niet alleen zeewier dat in de oceaan drijft en zwemmersvoeten in de war brengt - ze bevatten ook een geheim. In zijn celwand, bruine algen houden het polysacharide alginaat vast, een van de meest voorkomende koolhydraten in de oceaan. Een belangrijke voedselbron voor verschillende organismen, het alginaat absorbeert kooldioxide en kan worden omgezet in ethanol.

Onderzoekers van het Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology (QIBEBT) van de Chinese Academie van Wetenschappen bestuderen nu de organismen om dit mechanisme te begrijpen, en ze doen onderweg wat ontdekkingen.

"De overvloed van deze zeewieren heeft ze tot een aantrekkelijke en belangrijke bron van hernieuwbare biomassa gemaakt voor de productie van biobrandstoffen, " zei Ji Shiqi, onderzoeksassistent-professor in het Shandong Provincial Key Laboratory of Energy Genetics.

Ji maakt deel uit van een internationaal team uit China en het Verenigd Koninkrijk om beter te begrijpen hoe het alginaat door organismen wordt verwerkt tot ethanol. Door de enzymen te onderzoeken die het alginaat afbreken, de onderzoekers kunnen mogelijk het natuurlijke proces gebruiken om biobrandstof te produceren. Tijdens dit proces, ze identificeerden voorheen onbekende enzymatische families die bijdragen aan de bioconversie.

Hun bevindingen over de volledige structuur van een dergelijk enzym werden gepubliceerd in Tijdschrift voor biologische chemie op 17 oktober.

Het enzym, een alginaatlyase genoemd, breekt het alginaat af zodat het kan worden omgezet in andere producten. Er zijn momenteel 37 geïdentificeerde lyasefamilies die polysachariden afbreken, dat zijn structuren die meerdere suikers bevatten. Van die 37 gezinnen, negen specifiek degraderen alginaten en zeven van die negen hebben hun structuren volledig beschreven.

Ji en het team identificeerden een nieuwe alginaatlyase in een warmteminnende bacterie die bruine algen direct kan gebruiken en de componenten ervan kan fermenteren tot ethanol met een hoog rendement.

"De bacterie bevat minstens vier alginaatlyasen, waaronder een aantal nieuwe lyasen die totaal nieuwe polysacharide-lyasefamilies vertegenwoordigen, "zei Ji.

De onderzoekers concentreerden zich op het in beeld brengen van de structuur van één alginaatlyase, genaamd "Dp0100, " om de moleculaire mechanismen ervan bij de verwerking van alginaat tot ethanol beter te begrijpen. De beeldvormingsstudie leidde ook tot een beter begrip van de structuurspecificiteit, katalyse en evolutie van alginaatlyasen met meerdere domeinsites, volgens Ji.

"Hoewel het mechanisme van de thermostabiliteit van Dp0100 nog niet goed is begrepen, dit onderzoek heeft ons begrip van de structuur-functie en evolutionaire relaties binnen deze belangrijke klasse van lyasen verbeterd, "zei Ji.

De onderzoekers zullen de alginaatlyasen blijven bestuderen, evenals structurele studies van andere polysacharide-lyasefamilies nastreven met het uiteindelijke doel om de volledige functie van alginaatbioconversie te bepalen.