Enzymer används flitigt i våra vardagsliv. Som små soldater, enzymer i tvättpulver fungerar för att demontera fettfläckar från kläder, precis som de används för att omvandla halm till bioetanol eller fungera som miniatyr farmaceutiska fabriker.

Nu, forskare från Köpenhamns universitet, Institutionen för kemi har upptäckt ett sätt att övervaka enzymflöden. Deras resultat har just publicerats i Vetenskapliga rapporter .

"Vi har aldrig kunnat bevittna vad enzymer gör medan de fungerar. Det är detsamma som, inte bara kunna observera någon som går till och från jobbet, men ha förmågan att se vad de gör medan de är på jobbet och se hur effektivt deras arbete är, "enligt Søren Schmidt-Rasmussen Bohr, vars doktorsavhandling är baserad på forskningen.

Han förklarar att att kunna övervaka enzymer och kartlägga deras arbetsvecka gör det möjligt att rikta in sig på enzymernas aminosyrasammansättning, som direkt styr deras funktion.

Riktad enzymutveckling är ett stort forskningsområde

Enzymdesign är ett forskningsområde som har väckt ett stort internationellt intresse. Så mycket, att förra årets Nobelpris i kemi delades ut för riktad optimering av enzymer.

Med en förståelse för hur olika aminosyror i enzymer fungerar, man kan börja anpassa enzymer och göra dem mycket mer effektiva. Några av de mer uppenbara exemplen inkluderar design av enzymer som mer effektivt omvandlar halm till biobränslen samt konstruktioner som minskar koncentrationen av enzymer i tvättpulver, där några effektiva rester blir tuffa nog för att få jobbet gjort.

"Beroende på enzymet, det kan vara fördelaktigt att antingen förlänga tiden de arbetar eller göra dem mer effektiva medan de är på jobbet. Detta kommer att göra många industriella processer både billigare och grönare, "enligt docent Nikos Hatzakis, som leder forskningen.

Lägre läkemedelskostnader, grönare kemi

Det Schmidt-Rasmussen Bohr hoppas på mest är att det nya tillvägagångssättet kan vara ett steg mot att skapa mer effektiva enzymer för läkemedelsframställning som tjänar till att minska det giftiga fotavtrycket för läkemedelsindustrin. Mer effektiva enzymer kommer att resultera i färre avfallsprodukter och tillverkning vid lägre temperaturer, vilket kommer att minska CO ₂ utsläpp.

"Med bättre enzymer, man kan förenkla de kemiska processer som behövs för att tillverka läkemedel, vilket i slutändan kommer att leda till minskade läkemedelskostnader, "hävdar Schmidt-Rasmussen Bohr.

Metoden observerar enzymets placering

Forskarna har kombinerat en metod som kallas "Single Particle Tracking, "varigenom enzymets position och hastighet observeras, med avancerad databehandling som kan förutsäga hur långa enzymer är på jobbet och vid paus. I praktiken, avancerad fluorescensmikroskopi används för att zooma in på nanoskala och observera rörelser av enskilda enzymer. Därefter, statistiska modeller används för att avgöra vad enzymerna faktiskt håller på med när de går över och interagerar med fett.

Tills nu, den mest riktade enzymutvecklingen har åstadkommits genom att slumpmässigt byta ut vissa aminosyror mot andra, vilket har gjort det ganska komplicerat att producera bästa möjliga enzymer för ett visst ändamål.