格拉茨理工大学 信用:TU Graz 奥地利格拉茨大学的研究人员首次成功地在单分子水平上可视化了生物纳米机器(称为纤维素体)降解结晶纤维素的过程
由此获得的基本见解可以支持纤维素利用的可持续概念，从而在工业生物技术方面取得突破
植物成分纤维素是一种极难分解的极不溶于水的聚合物
这使得在生物炼制中高效和可持续地使用植物生物质变得更加困难
“只有当有可持续的和成本有效的方法来降解纤维素时，我们才能开始从植物生物质中大规模生产燃料、化学品和材料，”生物技术学家、格拉茨大学生物技术和生物化学工程研究所所长贝恩德·尼德茨基解释说
自然界中的纤维素降解 在自然界中，纤维素的生物分解通过纤维素酶或纤维素体发生
纤维素酶是特异性和作用方式不同的酶，协同参与木本植物如树木或灌木的纤维素降解
尽管单个纤维素酶可能彼此非常接近，但它们是独立的、物理上独立的单元
另一方面，纤维素体是一种蛋白质复合物，是纤维素降解所必需的有序且物理上相互连接的酶的集合
纤维素体如何攻击纤维素纳米晶体
信用:TU Graz 伯恩德·尼德茨基和他的团队给自己设定了一项任务，即更好地理解和可视化纤维素体，将其视为本质上降解纤维素的生物纳米机器
在奥地利科学基金(FWF)支持的项目中，研究人员已经朝着这个目标迈出了决定性的一步
他们能够通过延时原子力显微镜在单分子水平上观察纤维素降解过程中的纤维素体，从而了解其操作模式
研究结果已经发表在《美国化学学会中心科学》杂志上
纳米机器在工作 具体来说，研究人员记录了利用细菌热纤梭菌的纤维素体降解纤维素的过程
结果表明，纤维素体动态适应纤维素的不同表面条件
当与纤维素结合时，纤维素体转变成细长的、甚至线状的形式，并根据被攻击的纤维素表面的要求，在不到一分钟的时间范围内动态地改变它们
与纤维素酶相比，纤维素酶在沿着结晶纤维素表面滑动时会分离物质，纤维素体在几分钟内保持局部结合，并去除底层物质
随之而来的表面粗糙化导致了纤维素纳米晶体的有效降解，”贝恩德·尼德茨基解释道
生物炼制展望 “我们的分析证明，纤维素体在分解纤维素方面极其有效
因此，它们可以在开发新的生物炼制方法中发挥核心作用，”尼德茨基强调说
通过利用纤维素体和游离酶形式的酶复合物的不同作用机制，可以更快、更完全地进行纤维素降解，并且需要更少的酶
因此，纤维素酶和纤维素体降解机制之间的协同作用有助于设计混合纤维素酶体系，并为生物炼制应用提供新的前景
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