Sciencemag.cz
Doporučujeme
Polysacharid lignin je po celulóze druhou hlavní složkou dřeva. U stromů i dalších vyšších rostlin tvoří buněčné stěny a zajišťuje rostlinám pevnost. Technologie zpracování dřeva spojené s rozkladem celulózy si s ligninem většinou neporadí. Lignin se odstraňuje i v papírenském průmyslu. Obvykle nezbývá než ho nakonec spálit. Mimochodem právě produkty spalování ligninu mají hlavní podíl na „uzené příchuti“ potravin, které přicházejí do kontaktu s kouřem.
Na spalování ligninu není nic hrozného, zdroj energie jako zdroj energie (s ohledem na oxid uhličitý – prostě se vysadí nový strom), nicméně přece jen je trochu škoda pálit složitější, „předsyntetizované“ molekuly. Chemici se proto již dlouho snaží lignin zpracovávat nějak sofistikovaněji. Lignin lze rozkládat za vysoké teploty a s použitím agresivních chemických činidel, ale to se moc nevyplácí. Vědci z Pacific Northwest National Laboratory a dalších institucí nyní oznámili objev umělé enzymů, které by to mohl zvládat lépe.
V přírodě si s ligninem dokážou poradit některé houby a bakterie (viz kmeny padlých stromů požírané houbami prakticky beze zbytku). Mají k tomu příslušné enzymy, jenže ty při použití v chemickém průmyslu (mimo původní organismus) poměrně rychle degradují a jsou také celkem drahé. Ani pokusy vyrábět tyto enzymy pomocí různě upravených mikroorganismů zatím příliš použitelné výsledky nedaly, produkce v průmyslovém měřítku je příliš drahá.
Nicméně díky těmto výzkumům známe základní chemický design příslušných enzymů i jejich vlastnosti, takže dalším logickým krokem je biomimetika – na základě získaných znalostí navrhnout enzymy pro naše potřeby optimalizované. Tyto umělé enzymy jsou založeny na strukturách podobným peptidům, tzv. peptoidům. Peptoidy se samy sbalí v nanoměřítku do příslušných trubiček a plátků. Na rozdíl od původních proteinových (peptidových) enzymů mají mít vyšší chemickou stabilitu a větší koncentraci aktivních katalytických míst. Umělé enzymy lze ladit podle požadavků na příslušnou reakci – mohou např. rozkládat lignin i při teplotě 60 °C, kdy by se proteiny původních enzymů hub nebo mikroorganismů již denaturovaly. A za vyšší teplotě probíhá reakce rychleji…
Highly stable and tunable peptoid/hemin enzymatic mimetics with natural peroxidase-like activities, Nature Communications (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-30285-9
Zdroj: Pacific Northwest National Laboratory / Phys.org
