Сайт-навігатор по хімії та біології для учнів

Биотопливо сейчас пытаются производить из самого экзотического сырья — вплоть до кофейной гущи. Одна из главных трудностей при этом — расщепление присутствующих в биомассе полимеров (прежде всего, полисахаридов) до мономерных остатков, из которых дальше тем или иным способом будет получено топливо. Например, целлюлозаи хитин — одни из самых распространенных в мире полисахаридов — плохо поддаются промышленному расщеплению. Поэтому изучение ферментов, которые «режут» эти полисахариды в природе, может очень помочь при производстве биотоплива. Исследователи из норвежского Университета наук об окружающей среде и биосфере (Norwegian University of Life Sciences, UMB) подробно изучили фермент, который помогает расщеплению хитина. Их результаты, возможно, откроют путь к новому способу превращения полисахаридов в биотопливо.

Целлюлоза — главный структурный компонент клеточной стенки у растений, а хитин — у грибов; из хитина состоят панцири насекомых и ракообразных. Оба эти полисахарида очень прочные, не растворяются в воде и плохо поддаются химическому разложению. Структура их похожа: нити у целлюлозы состоят из глюкозных остатков, соединенных β-(1→4)-гликозидной связью(см. Glycosidic bond), а у хитина — из остатков N-ацетилглюкозамина (производного глюкозы), соединенных такой же связью. И у целлюлозы, и у хитина между нитями возникает множество водородных связей, которые придают полимерам дополнительную прочность.

Так что расщепление таких полисахаридов — дело нелегкое. Занимающиеся этим белки принято разделять на экзоферменты, которые «откусывают» по кусочку на «кончиках» полимерной цепи, и эндоферменты, которые режут цепь где-то посередине (и таким образом предоставляют экзоферментам больше «кончиков», от которых можно «откусывать»). Один из главных вопросов, возникающих при изучении этого процесса, — как это ферментам удается получить доступ к разрезаемой связи, если эта связь «не высовывается» из жесткой, плотно упакованной, высокоупорядоченной структуры полимера?

Картина немного прояснилась при исследовании расщепляющего хитин белка CBP21 (СВР — от chitin-binding protein), который производится бактерией Serratia marcescens.