The virtual enzyme lab: boosting advanced biofuels

Hvordan vi kan producere bæredygtig energi er et af de største uløste spørgsmål i vores samfund. En mulig vej er at udnytte biomasse fra affaldsprodukter (fx rester af kornafgrøder) til at producere biobrændstof, hvilket dog kræver, at biomassen nedbrydes. Desværre har dette vist sig at være en stor hindring, der nemt kan komme til at koste mere energi end man vil få ud af det producerede biobrændsel. Løsningen kan vise sig at komme fra en uventet side: enzymer fra visse svampe kan fremskynde nedbrydningen og gøre processen mindre energikrævende. Enzymernes molekylære mekanisme er dog ukendt, og de er ustabile under normale produktionsbetingelser. Mekanismen bag denne ustabilitet er dog også ukendt. Vi vil undersøge enzymerne gennem avancerede beregningsmetoder baseret på kvantemekanik, der er blevet kaldt den mest succesfulde teori i det tyvende århundrede. Den revolutionerede vores forståelse af fysik i 1920'erne, og er siden blevet brugt til at forudsige fysiske og kemiske fænomener med fantastisk præcision. Desværre er nøjagtigheden utilstrækkelig for biologiske systemer, der indeholder overgangsmetaller, hvilket inkluderer enzymet, der er aktivt i nedbrydning af biomasse. Udvikling af nye kvantemekaniske modeller specifikt til overgangsmetaller er derfor en integreret del af projektet. Med disse metoder kan vi undersøge mekanismerne bag enzymernes nedbrydning af biomasse, deres ustabilitet, samt forsøge at forudsige hvorledes vi kan fremstille mere stabile enzymer.