丈夫で木質なリグニンを分解する新しい人工酵素を開発(New Artificial Enzyme Breaks Down Tough, Woody Lignin)

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新しい再生可能エネルギーの開発に期待できる研究成果 Study shows promise for developing a new renewable energy source

2022-05-31 アメリカ・パシフィック・ノースウェスト国立研究所(PNNL)

新しい人工酵素が、木本植物がその形を保つのに役立つ丈夫なポリマーであるリグニンを噛み砕くことができることを明らかにした。リグニンは、再生可能エネルギーや材料として非常に大きな可能性を秘めている。
ワシントン州立大学とエネルギー省パシフィック・ノースウェスト国立研究所の研究チームは、この人工酵素が、経済的に有用なエネルギー源として開発しようとするこれまでの試みに頑強に抵抗してきたリグニンを消化することに成功したと、『Nature Communications』誌に発表した。

<関連情報>

天然のペルオキシダーゼ様活性を有する高安定かつ調整可能なペプトイド/ヘミン酵素模倣体 Highly stable and tunable peptoid/hemin enzymatic mimetics with natural peroxidase-like activities

Tengyue Jian,Yicheng Zhou,Peipei Wang,Wenchao Yang,Peng Mu,Xin Zhang,Xiao Zhang & Chun-Long Chen
Nature Communications  Published:31 May 2022
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-022-30285-9

Abstract

Developing tunable and stable peroxidase mimetics with high catalytic efficiency provides a promising opportunity to improve and expand enzymatic catalysis in lignin depolymerization. A class of peptoid-based peroxidase mimetics with tunable catalytic activity and high stability is developed by constructing peptoids and hemins into self-assembled crystalline nanomaterials. By varying peptoid side chain chemistry to tailor the microenvironment of active sites, these self-assembled peptoid/hemin nanomaterials (Pep/hemin) exhibit highly modulable catalytic activities toward two lignin model substrates 2,2-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) and 3,3’,5,5’-tetramethylbenzidine. Among them, a Pep/hemin complex containing the pyridyl side chain showed the best catalytic efficiency (Vmax/Km = 5.81 × 10-3 s-1). These Pep/hemin catalysts are highly stable; kinetics studies suggest that they follow a peroxidase-like mechanism. Moreover, they exhibit a high efficacy on depolymerization of a biorefinery lignin. Because Pep/hemin catalysts are highly robust and tunable, we expect that they offer tremendous opportunities for lignin valorization to high value products.

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