Våre venner enzymene

Å bryte ned, rive sønder, å ødelegge. Noen enzymer har det som spesialitet. Heldigvis. Men det krever innsats for å få dem til å bli enda flinkere slik at de kan bryte ned knallharde ting som for eksempel trær. Det har enzymforskerne ved NMBU klart.

Enzymene gjør en kjempejobb både i våre mager ved å bryte ned maten vi spiser, og ved å løse opp skitt og møkk i klesvasken. Men enzymene klarer ikke alt. I hvert fall ikke fort nok. Celluloseholdig trevirke og kitinholdig sjødyrskall er noe av det som ikke har vært lett å splitte opp.

Hardt som bein
Trær og krabbeskall er som vi vet hardt som bein. De er utviklet av naturen for å vare lenge og kan ikke løses i vann. Både cellulose og kitin består av lange kjeder med sterke sukkerforbindelser som kan foredles til etanol og for eksempel annen generasjons biodrivstoff, hvis de bare kunne løses opp. 

Denne hardnakkede biomassen utgjør en verdifull ressurs som i dag bare et avfallsproblem; berg av hogstavfall, samt rekeskall som kunne brukes til noe fornuftig.

Biodrivstoffet som produseres i dag bruker dessuten lettoppløselig biomasse som mais og soya som råstoff – og mange har stilt spørsmålstegn ved hvor smart det egentlig er å bruke mat som erstatning for petroleumsbasert drivstoff.

 – Å lage drivstoff av mais, altså førstegenerasjons biofuel, slutt med det! Det er bare tull, sier professor Vincent Eijsink. Han leder forskergruppen ved NMBU, The protein engineering and proteomics group (PEP), som i et drøyt tiår har dykket ned i enzym-problematikken.

Professor Vincent Eijsink er en av UMBs fremste forskere.
Professor Vincent Eijsink er en av UMBs fremste forskere. Foto: NMBU

Å skyte med pressluftbor
Bioteknologiforskerne fant i 2005 fram til det de trodde var hjelpeproteiner for de kjente enzymene. Hjelpeproteinet hjalp de kjente enzymene til å være mye mer effektive i sin nedbrytningsjobb, forklarer Eijsink.

 – Det som er så fascinerende, og som forskeren Gustav Vaaje-Kolstad fant, var at når dette nye ukjente gikk på overflaten av krystallinske materialer, for eksempel trevirke, så ble overflaten påvirket slik at de kjente nedbrytningsenzymene slapp lettere til.

 – Det store gjennombruddet kom i 2010, hvor vi fant at disse hjelpeproteinene faktisk var en helt ny type enzym som verden aldri hadde sett før. De var en helt egen aktør som gjør materialer som kitin og cellulose mye mer tilgjengelig for kjente enzymer.

Superenzymene skyter oksygen inn i overflaten som med et pressluftbor og gjør den rufsete. De er da også blitt kalt "natures nuclear warheads". Slik slipper de vanlige nedbrytende cellulose-enzymene mye lettere til.

 – Vi kaller det LPMO, (lytic polysaccharide monooxygenases). (Les gjerne mer i artikkelen Novel enzymes for the degradation of cellulose.) Det som er spesielt, så spesielt at det kan hende at jeg aldri opplever det igjen, er at vi oppdaget en komplett ny enzym-aktivitet, sier en entusiastisk Vincent Eijsink.

– Det er forholdsvis sjelden at sånt skjer og vi var så heldige at vi fant en enzymaktivitet som er direkte relevant for den store satsingen på bioraffinering og bioøkonomi som foregår.

Ut av laboratoriene
Dette var i 2010. Hva skjer videre?

– Vi tok patent på dette og det har vi solgt til det danske bioteknologiselskapet Novozymes, et stort selskap med over 6000 ansatte i over 30 land. De har over halvparten av verdensmarkedet innen enzymlevereranser. Rettighetene er dermed ute av våre hender.

 Verden er nå i en fase hvor de første biofuel-fabrikker bygges. Det skjer i Italia, og i USA. Der skal halm brukes som råstoff, og det er bra – mye bedre enn spiselige oljerike planter.

– Her i Norge bygger Borregaard i Sarpsborg et pilotanlegg, og ennå ikke en fullskala-fabrikk, men det er fordi Borregaard gjør noe som er mye vanskeligere enn fabrikkene i USA og Italia: Borregaard vil omdanne trær ved hjelp av våre enzymer til sukker. Akkurat hva de skal bruke sukkeret til, er ikke helt bestemt, men potensialet er veldig stort, forsikrer Eijsink.


Bioteknologi ved NMBU
Hvordan kan lille NMBU (i verdenssammenheng), du og PEP-gruppen komme opp med noe slikt? Eijsink smiler og lener seg fremover:

– Dette kan jeg snakke om i timevis, men for det første jobber jeg på et institutt som gir meg fred og ro til å forske. For det andre må de riktige personene være der. Jeg må forholde meg til Forskningsrådet og NMBU, men ikke til alle mulige andre ting. Her har vi en dyktig operasjonell enhet og jeg er sjefen, så det fungerer. NMBU har også hatt en helt klar policy på å la pengene flyte der det beviselig foregår kvalitetsforskning. Når man gjør det bra, så får man gjerne mer.

Han vil også gjerne ære den som æres bør:

 – Ingolf Nes, som akkurat har gått av med pensjon, skal ha mye av æren for å bygge opp bioteknologi-miljøet her ved NMBU.  Hans forskningsfokus var kitinase, altså enzymer som kan bryte ned kitin. Kitinretningen er parallellen til celluloseretningen og vi har lært veldig mye av arbeidet som har vært gjort der.

Ingolf Nes er en internasjonalt feiret forsker, og en av dem som blir oftest sitert i andres arbeider. Nes kan skilte med over 10,000 siteringer. Kitinase-arbeidet har dessuten resultert i etableringen av en bedrift: Biochos AS som skal teste ut og etter hvert produsere et miljøvennlig plantevernmiddel. Råstoffet? Reke- og krabbeskall!

Publisert - Oppdatert

Del på