BAGIKAN
Lignin terlihat diwarnai merah pada penampang sel tanaman dari pohon ek. Credit: Berkshire Community College Bioscience Image Library

Sebuah keluarga baru dari enzim telah ditemukan yang dapat membuka jalan untuk mengubah limbah tanaman menjadi produk-produk bernilai tinggi dan berkelanjutan seperti nilon, plastik, bahan kimia, dan bahan bakar.

Penemuan ini dipimpin oleh anggota tim rekayasa enzim Inggris-AS yang sebelumnya telah mengembangkan enzim pencerna plastik, sebuah gebrakan baru yang berpotensi untuk mendaur ulang limbah plastik.

Penelitian yang diterbitkan di  Nature Communications dipimpin oleh Profesor John McGeehan dari Universitas Portsmouth, Dr Gregg Beckham dari Laboratorium Energi Terbarukan Nasional Departemen Energi AS (NREL), Profesor Jen Dubois dari Montana State University, dan Profesor Ken Houk dari Universitas California, Los Angeles.

Keluarga baru enzim ini aktif pada blok bangunan lignin – salah satu komponen utama tanaman, yang telah diupayakan oleh para ilmuwan selama beberapa dekade untuk menemukan cara yang dapat memecah lignin secara efisien.

McGeehan, mengatakan: “Kami telah mengumpulkan tim internasional untuk penemuan dan rekayasa enzim alami. Enzim adalah katalis biologis yang dapat melakukan reaksi luar biasa, memecah beberapa polimer alami dan buatan manusia yang paling sulit.

“Untuk melindungi kandungan gula di dalam selulosa, tanaman telah mengembangakn bahan yang sangat rumit yang disebut lignin yang hanya dapat dipecahkan oleh sejumlah kecil jamur dan bakteri. Namun, lignin mewakili sumber potensial yang besar dari bahan kimia yang berkelanjutan, jadi jika kita dapat menemukan cara untuk mengekstrak dan menggunakan blok bangunan tersebut, kita dapat menciptakan hal-hal yang bermanfaat. ”

Lignin atau zat kayu, bertindak sebagai perancah pada tumbuhan dan merupakan pusat pengiriman air. Ia memberikan kekuatan dan juga pertahanan melawan patogen atau parasit.

“Lignin adalah bahan yang luar biasa,” kata McGeehan, “selulosa dan lignin adalah biopolimer yang paling melimpah di muka Bumi. Keberhasilan tanaman sebagian besar karena campuran pintar dari polimer ini untuk menciptakan lignoselulosa, bahan yang sulit untuk dicerna.”

Tim peneliti menemukan cara melepaskan hambatan utama dalam proses memecah lignin menjadi bahan kimia dasarnya. Hasilnya menghasilkan rute untuk membuat bahan baru dan bahan kimia seperti nilon, bioplastik, dan bahkan serat karbon, dari apa yang sebelumnya hanya merupakan produk limbah.

Penemuan ini juga menawarkan manfaat lingkungan tambahan – menciptakan produk dari lignin mengurangi ketergantungan kita pada minyak untuk membuat produk sehari-hari dan menawarkan alternatif yang menarik untuk membakarnya, membantu mengurangi emisi CO2 .

Sam Mallinson, penulis pertama mengatakan: “Ada frase lama – Anda dapat membuat segalanya dari lignin kecuali uang – tetapi dengan memanfaatkan kekuatan enzim, ini diatur untuk berubah. Dengan menggunakan teknik-teknik canggih, dari kristalografi sinar-X di synchrotron Diamond Light Source, hingga pemodelan komputer tingkat lanjut, kami telah mampu memahami cara kerja terperinci dari sistem enzim baru. ”

Enzimnya adalah kelas baru dari sitokrom P450, dan ia merupakan campuran, yang berarti dapat bekerja pada berbagai macam molekul.

Beckham mengatakan: “Enzim sitokrom P450 baru ini dapat mendegradasi berbagai substrat berbeda yang berbasis lignin. Ini baik karena artinya untuk selanjutnya dapat direkayasa menjadi spesialis untuk molekul tertentu dan kita dapat mengembangkannya lebih jauh untuk mendorongnya ke arah tertentu

“Kami sekarang memiliki salah satu kelas enzim yang paling terkenal, serbaguna, dapat di rekayasa dan dapat berevolusi yang siap untuk dijadikan pijakan bagi bioteknologi untuk bergerak maju dan membuat enzim menjadi lebih baik.”

Penelitian ini diterbitkan dalam jurnal PNAS, yang dipimpin oleh Ellen Neidle dari Universitas Georgia bersama dengan anggota tim ini, yang menemukan cara untuk mempercepat evolusi enzim ini. Kelompok ini sekarang bekerja sama untuk menemukan dan mengembangkan enzim yang lebih cepat untuk mengubah lignin menjadi produk yang berkelanjutan dan bernilai tinggi.

VIAaum
SUMBERUniversity of Portsmouth
BAGIKAN