科學家找到蛀木水虱分解木頭的酶揭示其結構功能

　　據物理學家組織網近日報道，英國約克大學、樸次茅斯大學以及美國國家可再生能源實驗室的科學家使用先進的生物化學分析方法和X射線成像技術，找出了蛀木水虱體內能分解木頭的酶并揭示了其結構和功能。研究人員在美國《國家科學院學報》上表示，這一研究將幫助他們在工業規模上再現這種酶的效能，以更好地將廢紙、舊木材和稻草等廢物變成液體生物燃料。

　　為了用木材和稻草等制造液體燃料，人們必須首先將組成其主體的多糖分解成單糖，再將單糖發酵。這一過程很困難，因此，用此方法制造生物燃料的成本非常高。為了找出更高效而廉價的方法，科學家們將目光投向了能分解木材的微生物，希望能研究出類似的工業過程。

　　蛀木水虱是海洋中的一種小型甲殼動物，會蛀蝕木船底部、浮木、碼頭木質建筑的水下部分等。研究人員在蛀木水虱體內找到了一種纖維素化合物(一種可以將纖維素變成葡萄糖的酶)，其擁有很多非比尋常的特性。他們也借用最新成像技術，厘清了這種酶的工作原理。

　　該研究團隊的領導者、約克大學新型農產品研究中心的西蒙·克拉克-麥森教授表示：“酶的功能由其三維形狀所決定，但它們如此小以至于無法用高倍顯微鏡觀察它。因此，我們制造出了這些酶的晶體，其內，數百萬個副本朝同一方向排列。”

　　樸次茅斯大學的結構生物學家約翰·麥克吉汗博士表示：“隨后，我們用英國鉆石光源同步加速器朝這種酶的晶體發射一束密集的X射線，產生了一系列能被轉化成3D模型的圖像，得到的數據讓我們可以看到酶中每個原子的位置。美國國家可再生能源實驗室的科學家接著使用超級計算機模擬出了酶的活動，最終，所有結果向我們展示了纖維素鏈如何被消化成葡萄糖。”

　　研究結果將有助于科學家們設計出更強大的酶用于工業生產。盡管此前，科學家們已在木質降解真菌體內發現了同樣的纖維素化合物，但這種酶對化學環境的耐受力更強且能在比海水咸7倍的環境下工作，這意味著其能在工業環境下持續工作更長時間。除了盡力從蛀木水虱中提取這種酶之外，研究人員也將其遺傳圖譜轉移給了一種工業微生物，使其能大批量地制造這種酶，他們希望借此削減將木質材料變成生物燃料的成本。

　　英國生物技術與生物科學研究理事會(BBSRC)首席執行官道格拉斯·凱爾表示：“最新研究既可以讓我們有效地利用這種酶將廢物變成生物燃料，也能避免與人爭地，真是一舉兩得。”