Долгое время считалось, что гидролитические ферменты (целлюлазы) вносят основной вклад в микробную деградацию целлюлозы. Недавно было отмечено существование окислительных ферментов, разрушающих целлюлозу, которые резко повышают эффективность активности целлюлаз. Когда эти ферменты разрушают целлюлозу, образуется целлобионовая кислота. Однако было совершенно неизвестно, как целлюлозолитические микробы усваивают это соединение дальше.
В 2013 году один из членов исследовательской группы, доцент Хироюки Накаи из Высшей школы науки и технологий Университета Ниигата, открыл новый фермент — фосфорилазу целлобионовой кислоты (CBAP). CBAP катализирует разложение целлобионовой кислоты с образованием соединений, склонных к дальнейшему метаболизму и ферментации. Следовательно, этот фермент является недостающим звеном между окислительной деградацией целлюлозы и путями ферментации биоэтанола в микроорганизмах. Однако трехмерная структура фермента и механизм разложения целлобионовой кислоты остались неизвестными.
В этом последнем исследовании исследовательская группа под руководством профессора Шинья Фусинобу из Высшей школы сельского хозяйства и наук о жизни Токийского университета использовала рентгеновскую кристаллографию, чтобы выявить трехмерную структуру CBAP, выделенную из морских бактерий. Кроме того, определена структура CBAP в комплексе с целлобионовой кислотой и раскрыт механизм реакции разложения целлобионовой кислоты.
«Это исследование чрезвычайно интересно с научной точки зрения, но оно также может способствовать развитию технологий биопереработки, которые производят биотопливо, такое как этанол и другие полезные соединения, путем разложения биомассы микробами», — говорит профессор Фушинобу.