Onderzoekers van de Universiteit van Adelaide hebben voorheen onbekende eigenschappen ontdekt in een plantenenzym dat zou kunnen leiden tot vooruitgang in de graanproductie, de medische en farmaceutische industrie.

Het onderzoek – gepubliceerd in Nature Communications —heeft ook het potentieel om te worden toegepast bij het ontwerpen van chemicaliën, medicijnen, herbiciden en pesticiden, waarbij enzymen een milieuvriendelijk en kosteneffectief alternatief zijn voor de huidige methoden.

"We ontdekten dat deze enzymen niet rigide zijn, zoals vaak wordt gezien in kristalstructuren, maar flexibel zijn en vatbaar voor opmerkelijke vormveranderingen", zei projectleider emerita professor Maria Hrmova van de School of Agriculture, Food and Wine van de University of Adelaide, en het Waite Research Institute.

"Dit werd bereikt door het bindingsgedrag van suikers in het enzym op ultrasnelle tijdschalen te onderzoeken.

"We hebben 25 nieuwe kristalstructuren opgelost en de structurele gegevens gecombineerd met krachtige multi-schaalmodellering, die onverwachte dynamische processen in een plantenenzym aan het licht bracht.

"Onze studie biedt een blauwdruk over de dynamiek van enzymen, die voorheen ontoegankelijk was.

"Dit betekent dat we mogelijk de eigenschappen van het enzym kunnen verbeteren die cruciaal zijn voor ontkieming en de manier waarop de wortels groeien, wat leidt tot hogere gerstopbrengsten, wat cruciaal is bij de graanproductie.

"Er zijn ook verschillende andere gebieden die dit onderzoek zou kunnen toepassen in meerdere industrieën en producten.

"Dit werk is het resultaat van acht jaar onderzoek, niet alleen van de School of Agriculture, Food and Wine en het Waite Research Institute, maar ook van andere instellingen in Australië, maar ook in China, Frankrijk, Spanje en Thailand.

"Het is echt een gezamenlijke inspanning geweest waar we enorm trots op zijn, vooral wanneer voedselschaarste wereldwijd zo'n kritieke en belangrijke kwestie is. De mogelijkheden die voortvloeien uit dit werk zijn eindeloos."

Enzymen zijn essentieel voor het leven. Ze verhogen de snelheid van een chemische reactie aanzienlijk zonder zelf een permanente chemische verandering te ondergaan.

Maar wanneer enzymen worden omgezet, bewegen de stoffen waarmee een enzym werkt met hoge snelheid in en uit het enzym.

Dit proces belemmert het onderzoek naar deze interacties met behulp van standaard experimentele technieken - een probleem dat aan het licht kwam met deze multidisciplinaire benadering.

"Dit werk zou kunnen leiden tot significante verbeteringen in katalytische snelheden, stabiliteit en productremming in deze enzymen", zegt emerita professor Hrmova.

"De nieuwe bevindingen zijn van toepassing op het ontwikkelen of vervaardigen van producten door middel van nieuwe vormen van biotechnologische enzymen die buiten biologische systemen kunnen worden toegepast via de chemische en biotechnologische industrie." + Verder verkennen

Ontdekking van planten opent grenzen