Enzymer for produksjon av bakterielle alginater

Aktiviteten til disse enzymene kan i stor grad forklare hvorfor alginatene som isoleres fra naturen er så ulike.

Den tredimensjonale strukturen til et av disse enzymene ble studert, og ved hjelp av moderne genteknologi ble det også konstruert nye enzymer med endrede egenskaper.

I mange år har det vært forsket på alginater og alginatmodifiserende enzymer ved Institutt for bioteknologi, NTNU, og det har lenge vært ønskelig å finne en sammenheng mellom strukturen på enzymene og deres tilhørende funksjon, slik at de senere kan endres for å forbedre deres egenskaper.

Fortykningsmiddel i mat

Alginat er en familie av industrielt viktige polymerer som isoleres fra tang og tare, men som også produseres av enkelte bakterier, blant annet jordbakterien Azotobacter vinelandii .

Polymerene består av lange kjeder av to sukkermolekyler (mannuronsyre og guluronsyre) som er fordelt i irregulære mønstre i kjeden. Ulike alginater har varierende mengdeforhold av de to sukkerne, og dette er basis for deres varierende bruksområder, som blant annet er fortykningsmiddel i mat, tannavstøpningsmasse, fargepasta, tabletter som motvirker sure oppstøt, og sårhelende bandasjer.





Mindre hogst i tareskogen

Disse enzymene kan ha betydning for en industriell produksjon av bakterielle alginater, som i fremtiden kan tenkes å føre til nye anvendelser og erstatte deler av den algebaserte produksjonen. Det siste er viktig fra et miljøhensyn, siden hogsten av tareskogen dermed blir mindre.

Enzymene er også interessante i biologisk sammenheng ved at de bidrar til en overlevelsemekanisme mot uttørking i bakterien.

Alginater med forutbestemte egenskaper

Genteknologiske metoder gjør det mulig å endre enzymene, slik at de kan danne andre typer alginater med forutbestemte sammensetninger og egenskaper, og trolig også slik at de kan fungere på helt andre polymerer.

De siste 25 årene har det blitt forsket mye på bruk av alginater som innkapslingsmedium for celler (for eksempel insulinproduserende celler), i såkalte «kunstige organer», der målet er å behandle blant annet diabetes. Her er det spesielt viktig med alginater med konstant sammensetning, som er vanskelig å få til ved høsting fra tang og tare.

Avhandlingen

Avhandlingen har tittelen «Structure - Function Analyses of Mannuronan C-5-epimerases - A Family of Modular Type Enzymes with an Applied Potential / Struktur - funksjonsanalyse av Mannuronan C-5-epimeraser - En familie av modulære enzymer med anvendt potensial».

Arbeidet er utført ved Institutt for bioteknologi, NTNU, med professor Svein Valla som veileder. Arbeidet er finansiert av Norges forskningsråd.

Tonje Marita Bjerkan er sivilingeniør (1998) fra Fakultet for kjemi og biologi, NTNU, og har disputert for graden dr.ing. Hun skal begynne som post doc ved Institutt for bioteknologi, NTNU.