Skip to main content

Article Category

Article available in the folowing languages:

Trwałe enzymy pochodzenia morskiego mogą wstrząsnąć światem przemysłu

Nowy zbiór enzymów pochodzenia oceanicznego, charakteryzujących się wytrzymałością pozwalającą na wykorzystanie ich nawet w najtrudniejszych warunkach przemysłowych, może przynieść nieocenione oszczędności wielu sektorom, których działalność jest zależna od enzymów.

Technologie przemysłowe

„Finansowany przez Unię Europejską projekt INMARE okazał się ogromnym sukcesem”, stwierdził koordynator projektu prof. Peter Golyshin z Uniwersytetu w Bangor w Zjednoczonym Królestwie. „Opracowaliśmy olbrzymią gamę zasobów, które pozwolą znacząco skrócić i usprawnić drogę do odkrywania enzymów na potrzeby przemysłu”. Udało się to osiągnąć dzięki identyfikacji enzymów przystosowanych do najtrudniejszych warunków związanych z procesami przemysłowymi ze względu na środowisko morskie, z którego pochodzą. Enzymy są szeroko stosowane w przemyśle – są między innymi kluczowym składnikiem dla sektorów takich jak browarnictwo, produkcja detergentów i papiernictwo, które wymagają katalizatorów biologicznych do wytwarzania swoich produktów. Od wielu lat wiadomo, że morskie mikroorganizmy, takie jak bakterie, grzyby, gąbki i algi, stanowią niewykorzystane dotąd źródło enzymów, jednak mimo to zaledwie niewielki odsetek enzymów pochodzenia morskiego jest wykorzystywany w zastosowaniach komercyjnych. Prof. Golyshin wierzy, że identyfikacja tych enzymów znacząco skróci, a w niektórych przypadkach nawet całkowicie wyeliminuje potrzebę żmudnego, trudnego, drogiego i bardzo często nieskutecznego procesu badania i optymalizacji enzymów w laboratoriach. Katalizator dla biznesu Po czterech latach szeroko zakrojonych badań oceanicznych, połączonych z badaniami przesiewowymi w laboratoriach, naukowcom udało się sklonować łącznie 974 użyteczne enzymy. „Spośród nich naukowcom projektu udało się w pełni scharakteryzować 311 enzymów – mówiąc to, mam na myśli pełne zrozumienie ich zdolności do przekształcania związków o znaczeniu przemysłowym”, dodaje prof. Golyshin. „Na podstawie tego zbioru enzymów opracowano i przetestowano 15 gotowych do użycia biokatalizatorów wykorzystywanych do procesów przemysłowych na niewielką skalę”. Efektem projektu, który został zakończony z końcem marca 2019 roku, są cztery wnioski patentowe, a także jeden start-up zajmujący się dostarczaniem enzymów zoptymalizowanych przez naturę. W pracach projektu INMARE (Industrial Applications of Marine Enzymes: Innovative screening and expression platforms to discover and use the functional protein diversity from the sea) uczestniczyło ponad 20 partnerów ze środowisk akademickich i różnych sektorów przemysłu z 12 krajów, w tym czołowi międzynarodowi partnerzy przemysłowi. „Partnerzy przemysłowi naszego projektu są liderami rynkowymi w produkcji enzymów i syntezie wysokowartościowych chemikaliów”, dodał prof. Golyshin. „Ich celem jest skuteczne dostarczanie bezpieczniejszych leków, tańszych produktów dla sektora rolniczego oraz jeszcze lepszych produktów pochodzenia biologicznego”. Współpracujące z projektem przedsiębiorstwa otrzymały priorytetowy dostęp do danych zebranych przez partnerów akademickich przedsięwzięcia, na podstawie których mogły ocenić, czy dane odkrycie ma jakikolwiek potencjał do zastosowania komercyjnego. W związku z zakończeniem projektu konsorcjum udostępni listę materiałów – enzymów, zbiorów i innych – do wykorzystania przez podmioty zewnętrzne. Zrównoważone rozwiązania Projekt INMARE rozpoczął się w kwietniu 2015 roku, a jego celem było odkrycie tajemnic mórz i oceanów. „Oceany to największe środowiska naszej planety, pokrywają bowiem 71 % powierzchni Ziemi”, zauważył prof. Golyshin. „Są domem dla niezliczonych, niezwykle zróżnicowanych mikroorganizmów. Spodziewamy się, że tak ogromna różnorodność biologiczna oferuje mnóstwo niezbadanych dotąd enzymów i metabolitów, które mogą stanowić nowe rozwiązania na potrzeby biogospodarki”. W czasie swoich prac zespół projektowy zastosował nowe techniki badań przesiewowych, które pozwoliły im na zidentyfikowanie potencjalnie obiecujących enzymów pozyskanych z mikroorganizmów morskich. W ramach zakończonego kilka lat wcześniej, finansowanego przez Unię Europejską, projektu MAMBA (2009-2013), którego koordynatorem był również prof. Golyshin, zostały opracowane nowe metody badań genomów mikroorganizmów morskich w celu wykrywania użytecznej i interesującej aktywności enzymów. „Rezultaty projektu INMARE są jednak dużo bardziej imponujące”, dodał naukowiec. Zespół projektu skupił się przede wszystkim na mikroorganizmach posiadających umiejętność przetrwania w najtrudniejszych warunkach, takich jak ekstremalne zasolenie, wysoka temperatura czy podwyższone ciśnienie. „Wiedzieliśmy, że tego rodzaju mikroorganizmy mogą wytwarzać enzymy, które mogą sprawdzić się w zastosowaniach przemysłowych, w trudnych warunkach fizycznych i chemicznych, bez konieczności dodatkowej optymalizacji”, wyjaśnił prof. Golyshin. „Optymalizacja enzymów ukierunkowana na zwiększanie ich stabilności i wydajności pochłania dużo czasu i środków finansowych, co powoduje, że stanowi znaczące ograniczenie w rozwoju enzymów do zastosowań przemysłowych”. Projekt INMARE wpisuje się również w dążenia Europy do transformacji swojej gospodarki w kierunku zrównoważonego rozwoju i ekologii, wykorzystującej zasoby odnawialne przy minimalnym zużyciu energii. Enzymy pozyskiwane z organizmów morskich są realną i atrakcyjną alternatywą dla katalizy chemicznej połączonej z masowym wykorzystaniem rozpuszczalników i pochłaniających duże ilości energii reakcji chemicznych. „Niewykorzystane zasoby mikrobiologiczne w morzach mogą zapewnić przemysłowi niemal nieograniczone źródło bezpieczniejszych, tańszych i bardziej ekologicznych produktów – pod warunkiem, że wszyscy będą ostrożnie wykorzystywać te cenne zasoby”, dodał prof. Golyshin.

Słowa kluczowe

INMARE, odnawialne, morskie, enzymy, energia, biologia, chemiczne, przemysłowe, morze, ocean, bakterie, grzyby, gąbki, algi

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania