Polsko-chiński przełom w biotechnologii – nowa metoda zwiększania aktywności enzymów
Naukowiec z Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu, dr hab. Łukasz Pepłowski, we współpracy z badaczami ze School of Biotechnology na Jiangnan University w chińskim Wuxi, opracował przełomową metodę zwiększania aktywności enzymów wykorzystywanych w biotechnologii. Ich osiągnięcie może w przyszłości znacząco wpłynąć na rozwój nowoczesnej biokatalizy, syntezy chemicznej oraz zastosowań medycznych, gdzie precyzja i stabilność działania enzymów mają kluczowe znaczenie.
Głównym elementem opracowanej metody jest nowatorskie rusztowanie białkowe, nazwane TERM (thermophilic extension-resistant mutant), na którym można umieścić enzymy w ściśle zaplanowanej strukturze. Takie rusztowanie nie tylko odzwierciedla naturalne sposoby organizacji kompleksów wieloenzymatycznych, ale pozwala również na dużo większą kontrolę nad tym, gdzie i jak rozmieszczone są enzymy, co przekłada się na ich wydajność oraz trwałość w trudnych warunkach środowiskowych.
Proces projektowania innowacyjnych rusztowań składał się z kilku etapów, łączących zaawansowane techniki bioinformatyczne z eksperymentami laboratoryjnymi. W pierwszej kolejności wykorzystano algorytmy AlphaFold do doboru bazowych struktur białkowych, następnie przeprowadzono szczegółowe symulacje dynamiki molekularnej i modelowanie interakcji między cząsteczkami. Finalnym etapem była eksperymentalna walidacja konstrukcji – badacze potwierdzili, że enzymy stabilnie wiążą się z rusztowaniem i zachowują wysoką aktywność.
Zaletą nowej metody jest to, że enzymy zamocowane na zaprojektowanym rusztowaniu są mniej podatne na denaturację, czyli utratę swojej aktywnej formy. Gęste i uporządkowane rozmieszczenie enzymów oraz interakcje pomiędzy ich podjednostkami a rusztowaniem białkowym wzmacniają ich trwałość, co jest kluczowe zwłaszcza w warunkach przemysłowych, gdzie enzymy muszą działać długo i niezawodnie.
Prace zespołu zostały docenione przez międzynarodowe środowisko naukowe – ich wyniki opublikowano w prestiżowym czasopiśmie „The Advanced Science”. Osiągnięcie dr hab. Pepłowskiego oraz chińskich partnerów to dowód na to, że interdyscyplinarna i międzynarodowa współpraca może przynieść konkretne, przełomowe rozwiązania w biotechnologii o ogromnym potencjale wdrożeniowym.
Źródło: UMK w Toruniu
Grafika tytułowa: Belova59 / Pixabay
