Ученые расшифровали активность фермента, модифицирующего крахмал, открыв новые возможности для промышленности

Ученые из Медицинского колледжа Университета Кентукки получили новое понимание фермента, необходимого для расщепления растительного крахмала — процесса, используемого в сельском хозяйстве, производстве и биотехнологии.

Доктора Мэтью Джентри и Крейг Вандер Куи, доценты молекулярной и клеточной биохимии, и аспирант Дэвид Микинс расшифровали естественный процесс, который растения используют для расщепления крахмала. Их открытие приведет к более экологичным и экономичным методам переработки крахмала со значительными применениями в сельском хозяйстве и биотехнологии. Результаты были опубликованы 20 мая в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Будучи основным источником энергии в растениях, крахмал является центральным компонентом пищи человека и животных. Его используют для производства одежды, клея, пластиков и сельскохозяйственных кормов. Растущий спрос на крахмал способствовал резкому росту цен на кукурузу. Для модификации в промышленных целях крахмал требует опасных химикатов и дорогостоящих методов обработки.

"Крахмал — это повсеместный строительный блок для вещей в нашей жизни", — сказал Джентри. — "Фермент Starch Excess4 является ключевым для расщепления крахмала. Мы представляем, что сможем использовать эти знания, чтобы сделать манипуляции с крахмалом дешевле и экологичнее".

Крахмал состоит из длинных полимеров глюкозы (сахара), которые нерастворимы в воде, что делает их идеальными для хранения энергии, но трудными для расщепления. Исследователи расшифровали, как специфический фермент Starch Excess4 контролирует удаление фосфата из крахмала, чтобы обеспечить эффективное расщепление.

Группа определила трехмерную структуру Starch Excess4, и этот прорыв позволил им сконструировать фермент с новой активностью. Их способность направлять активность фермента открывает пути для устранения опасных химикатов и дорогостоящих методов обработки, используемых в сельскохозяйственных и промышленных применениях. Работа закладывает основу для контроля расщепления крахмала и создания "дизайнерских" крахмалов, адаптированных для конкретного использования в промышленных условиях.