Enzymer är biokatalysatorer som är avgörande för nedbrytningen av tångbiomassa i haven. För första gången, ett internationellt team av 19 forskare avkodade nyligen den fullständiga nedbrytningsvägen för algpolysackariden Ulvan av biokatalysatorer från en marin bakterie. Kredit:Thomas Wilfried
Marina alger i världshaven lagrar enorma mängder CO 2 , binder ungefär lika mycket CO 2 per år som all landvegetation. I denna process, alger producerar stora mängder kolhydrater, som kan brytas ned av marina bakterier och utgöra en viktig energikälla för det marina näringsnätet. Forskargruppen har nu klarlagt den komplexa nedbrytningsvägen för polysackariden Ulvan. Ulvan är ett komplext socker som produceras av alger av släktet Ulva, som bryts ned av den marina bakterien Formosa agariphila . Den omfattande studien avslöjade den biokemiska funktionen hos 12 enzymer. Dessa fynd är av stor betydelse för grundforskningen. Och nu, de möjliggör bioteknisk exploatering av algbiomassa som aldrig tidigare har använts som råvara för fermentering och för isolering av värdefulla sockerarter.
"I vår studie kan vi visa, för första gången, hur marina bakterier helt bryter ner den mycket komplexa polymeren Ulvan från marina alger till dess byggstenar. Dessa insikter förbättrar inte bara vår förståelse för hur mikroorganismer får tillgång till sin matkälla. Med hjälp av de nyligen avkodade biokatalysatorerna, den komplexa marina polysackariden ulvan kan nu även användas som råvara för fermentering, och högkvalitativa sockerkomponenter som iduronsyra eller ramnossulfat kan produceras från den tidigare otillgängliga resursen från marina alger, " förklarar Prof. Dr. Uwe Bornscheuer från Institute of Biochemistry, Universitetet i Greifswald.
Dr Jan-Hendrik Hehemann, Emmy Noether gruppledare vid Max Planck Institute for Marine Microbiology och MARUM—Center for Marine Environmental Sciences vid universitetet i Bremen, lägger till, "Polysackarider från marina alger skiljer sig kemiskt från dem från landväxter. Det är i stort sett okänt hur marina bakterier bryter ner algpolysackarider. Att belysa enzymerna som är involverade i Ulvans nedbrytning är inte bara av stort värde för framtida biotekniska tillämpningar, men svarar också på centrala ekologiska frågor angående den marina kolcykeln."
"Våra resultat visar också hur viktigt det är att bedriva forskning i ett mångsidigt team av mikrobiologer, bioteknologer, biokemister och organiska kemister. Den DFG-finansierade forskargruppen POMPU tillhandahåller en tvärvetenskaplig kombination av dessa kompetenser, som väsentligt har bidragit till framgången för detta projekt, " tillägger Prof. Dr. Thomas Schweder från Institute of Pharmacy, Universitetet i Greifswald. Forskargruppen POMPU syftar till att belysa viktiga ekologiska funktioner hos marina bakterier under algblomning för att förbättra förståelsen för havens biologiska pumpfunktion med tanke på den globala uppvärmningen. Att utforska viktiga marina bakterier och enzymer kan öppna nya perspektiv för att utnyttja den lovande potentialen hos sockerarter från marina alger.
Studien publiceras i Naturens kemiska biologi .
