Une nouvelle famille d'enzymes transforme les déchets végétaux en produits précieux tels que les bioplastiques, le nylon et les carburants non pétroliers. La découverte a été menée par une équipe de recherche dirigée par l'Université de Portsmouth (États-Unis) en collaboration avec d'autres instituts de recherche américains, et pourrait ouvrir la voie à de nombreuses façons de recycler des plantes qui ne sont plus vivantes.
Les scientifiques, en particulier, ont découvert une classe d'enzymes actives sur les éléments constitutifs de la lignine, l'un des principaux composants de certains types de plantes, après des décennies de recherche par de nombreux scientifiques désireux de trouver une méthode pour dégrader cette molécule afin de récupérer des composés chimiques plus petits et potentiellement utiles.
La lignine est une famille de polymères tridimensionnels gigantesques et complexes que les plantes ont mis au point pour se protéger, se trouvant principalement dans leurs parois cellulaires et servant d'échafaudage, et indispensables à l'arrivée de l'eau. C'est aussi la défense naturelle contre les pathogènes et est présente en grande quantité dans les plantes dites ligneuses (par exemple les arbres).
Structure chimique de la lignine
Mais surtout c'est une ressource potentielle énorme : les lignines, dans leur ensemble, sont en fait les seconds biopolymères synthétisés sur Terre en quantité après la cellulose, avec laquelle elles représentent environ 70% de la biomasse totale, et avec lesquelles, dans certains cas, ils forment de la lignocellulose , qui est encore plus difficile à dégrader.
Qualcosa che non era possibile farsi sfuggire. Ma la loro complessità aveva reso vani diversi tentativi compiuti finora. “Abbiamo composto un team internazionale allo scopo di trovare e ingegnerizzare enzimi presenti in natura - spiega John McGeehan, che ha guidato la ricerca - Gli enzimi sono catalizzatori biologici in grado di portare a termine incredibili reazioni, degradando alcuni dei nostri polimeri naturali e artificiali tra i meno reattivi”.
Et cette nouvelle classe est capable de faire ce qui était auparavant impossible sur la lignine, en résolvant l'étape clé de son mécanisme de dégradation. Les résultats fournis permettent de produire de nouveaux matériaux et produits chimiques tels que le nylon , les bioplastiques et même la fibre de carbone , et le tout à partir de ce qui était auparavant un déchet.
La découverte offre également des avantages environnementaux supplémentaires: la création de produits à partir de la lignine réduit la dépendance au pétrole pour les produits de tous les jours et offre une alternative intéressante à la combustion, contribuant à réduire les émissions de dioxyde de carbone .
Crédits: SamMallinson_1080pHD_WithCaptions de l'Université de Portsmouth sur Vimeo
Les enzymes découvertes sont notamment les cytochromes P450 et ont un autre côté positif incroyable: elles sont capables de travailler sur une large gamme de molécules (donc dites «promiscuous», mais dans ce cas dans un sens très positif). De plus, ils peuvent être potentiellement modifiés et il est donc considéré comme possible d'obtenir d'autres molécules actives sur d'autres substrats.
La recherche, financée par le Conseil de recherche en biotechnologie et en sciences biologiques, la National Science Foundation et le DOE EERE Bioenergy Technologies Office, a été publiée dans Nature Communications.
Roberta De Carolis
