Onderzoekers van de Universiteit van Californië, Berkeley, hebben ontdekt hoe moleculaire wegversperringen de afbraak van cellulose, het hoofdbestanddeel van de celwanden van planten, vertragen tot suikers die kunnen worden gefermenteerd tot biobrandstoffen. De bevindingen, gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications, zouden kunnen leiden tot nieuwe manieren om enzymen te ontwikkelen die cellulose efficiënter afbreken.

Cellulose is een taai, vezelachtig materiaal dat in alle planten voorkomt. Het is de meest voorkomende organische verbinding op aarde en een potentiële bron van hernieuwbare energie. Cellulose is echter moeilijk af te breken tot suikers, wat nodig is om als biobrandstof te kunnen worden gebruikt.

Enzymen die cellulasen worden genoemd, breken cellulose af tot suikers. Cellulasen zijn echter vaak inefficiënt en kunnen worden vertraagd door moleculaire wegversperringen. Deze wegversperringen kunnen de aanwezigheid van andere moleculen omvatten, zoals lignine, die het vermogen van de cellulasen om aan cellulose te binden verstoren.

De onderzoekers van UC Berkeley gebruikten een techniek genaamd röntgenkristallografie om de structuur van cellulasen in detail te bestuderen. Ze ontdekten dat de cellulasen op twee verschillende manieren aan cellulose konden binden. Eén manier was een sterke, productieve binding waardoor de cellulasen de cellulose konden afbreken. De andere manier was een zwakke, onproductieve binding die verhinderde dat de cellulasen de cellulose afbraken.

De onderzoekers ontdekten ook dat de onproductieve binding waarschijnlijker zou optreden als er andere moleculen aanwezig waren die het vermogen van de cellulasen om aan cellulose te binden verstoorden. Dit suggereert dat de moleculaire wegversperringen die cellulasen vertragen, worden veroorzaakt door de aanwezigheid van andere moleculen.

De bevindingen van de onderzoekers zouden kunnen leiden tot nieuwe manieren om cellulasen te ontwikkelen die efficiënter zijn in het afbreken van cellulose. Dit zou biobrandstoffen betaalbaarder en duurzamer kunnen maken.

"Onze bevindingen bieden een nieuw inzicht in hoe cellulasen werken en hoe ze worden geremd door moleculaire wegversperringen", zegt hoofdonderzoeker Daniel Rokhsar. "Deze kennis zou kunnen leiden tot de ontwikkeling van nieuwe enzymen die efficiënter zijn in het afbreken van cellulose, waardoor biobrandstoffen betaalbaarder en duurzamer zouden worden."