Ny kunnskap om lysets rolle i enzymatisk nedbrytning av biomasse publisert i Nature Communications

I den nye artikkelen beskriver forskerne hvordan lys aktiverer lignin, som er en viktig del av nesten alt plantemateriale. Denne aktivering av lignin fører til produksjon av stoffet hydrogenperoksid, som mange enzymer trenger for å kunne bryte ned plantematerialet. Lignin fungerer altså som et slags «solcellepanel» som lager det enzymene trenger for å kunne bryte ned biomasse.

Én av de enzymtypene som trenger hydrogenperoksid kalles «lytiske polysakkarid monooxygenaser», eller LPMOer. Disse ble oppdaget ved NMBU og brukes i dag verden over for å bryte ned og foredle vanskelig nedbrytbare plantematerialer som ellers ville ha gått tapt. Den nye studien viser at det blant annet er lyset som avgjør hvor mye hydrogenperoksid som er tilgjengelig for LPMOene, noe som igjen styrer hvor fort biomassen blir brutt ned.

Kompliserte spørsmål

Det er ikke enkelt å studere lignin og de prosessene som sollys setter i gang. For å komme til bunns i saken har mange forskere fra ulike fagfelt bidratt.

– Vi har hatt et fruktbart samarbeid med kjemikere her på vårt eget fakultet ved NMBU og ved SINTEF, og, ikke minst, med NMR-eksperter ved NTNU for å finne ut hva som egentlig skjer med ligninet når det eksponeres for lys. Dette samarbeidet, og spesielt NMR-studiene utført av Finn Aachmann og hans team ved NTNU, har gjort det mulig å forstå hva som faktisk skjer, sier prosjektleder Vincent Eijsink.

– Det er fascinerende at lys får lignin til å sette i gang enzymreaksjoner, sier Svein Horn, leder av forskningsgruppen Bioprosessteknologi og Bioraffinering (BioRef) ved NMBU og en av artikkelforfatterne.

– Med denne nye forståelsen må vi også vurdere hvordan lys påvirker enzymene vi bruker for å bryte ned biomasse når vi utvikler nye bioraffineringsprosseser ved NMBU, legger han til.

– Dette arbeidet øker ikke bare vår forståelse av hvordan biomasse brytes ned i naturen, men peker også på nye muligheter for foredling av lignin, sier Eirik Kommedal, artikkelens førsteforfatter.

Kommedal skrev nylig doktorgrad om disse prosessene ved NMBUs fakultet for kjemi, bioteknologi og matvitenskap (KBM). I sin post-doc ved samme fakultet, skal han jobbe aktivt med finne kommersielle anvendelser for den forskning som han gjorde som stipendiat, i samarbeid med ARD Innovation.