המעבדה להנדסת חלבונים ואנזימים

פרופ’ יובל שוהם

המבנה המרחבי של ארבינינאז חוץ תאי
המבנה המרחבי של ארבינינאז חוץ תאי

במעבדתנו חוקרים את הקשר מבנה תפקוד של חלבונים ואנזימים המעורבים בפירוק של ביומסה ופולימרים טבעיים.

רקע: הפירוק הטבעי של ביומסה בטבע הינו תהליך מפתח במעגל הפחמן בכדור הארץ.  ביומסה (ליגנוצלולוז) יכולה לשמש כמקור זמין לאנרגיה מתחדשת שכמעט לא תורם פחמן דו חמצני לאטמוספירה. האתגר המרכזי בפירוק ביומסה נובע מהמבנה הגבישי של צלולוז העמיד בפני הידרוליזה. במעבדתנו אנחנו מנסים להבין כיצד בטבע מערכות מיקרוביאליות ואנזימים מפרקים צלולוז וכיצד ניתן לרתום אותם ליישומים ביוטכנולוגים. לדוגמא לפתח תהליך כלכלי ליצירת אתנול מצלולוז.

המחקר שלנו מתמקד במספר מערכות הכוללות את קומפלקס הצלולוזום של החיידק הטרמופילי אנארובי קלסטרידיום תרמוצלום, המערכת ההמיצלוליטית מהחיידק התרמופילי אאראובי גיאובצילוס סטריאותרמופילוס. אנו משלבים בין גישות מחקר שונות הכוללות  ביוכימיה, קריסטולוגרפיה, הנדסה גנטית, הנדסת חלבון, אבולוציה מכוונת, בקרה גנטית, פיזיולוגיה, טכנולוגיות תסיסה, מטאגנומיקה ועוד.  מחקרינו פענחו מנגנונים קטליטיים ומבנים חדשים של אנזימים הקשורים לפירוק ביומסה.

פרויקטים עכשוויים

  • חישת ביומסה בקלסטרידיום תרמוצלום על ידי פקטורי סיגמה אלטרנטיביים: אנליזה מבנית ופונקציונאלית  (ממומן ע”י הקרן הלאומית למדע).
  • גילוי אלמנטים רגולטורים חדשים של גנים צלולוזומלים בקלוסטרידיום טרמוצלום (ממומן ע”י הקרן הלאומית למדע).
  • מטאגנומיקה פונקציונלית וקישורית לזיהוי מערכות אנזימתיות לפירוק ביומסה לייצור דלק ביולוגי (ממומן ע”י הקרן הלאומית למדע).
  • תחרות על הפחמן בקרקע: בקרה על-ידי צפיפות תאים של הקסילנאז החוץ-תאי ב-Geobacillus stearothermophilus (ממומן ע”י הקרן הלאומית למדע).
  • מנגנון של חישת ביומסה מבקר גנים צלוליטים בקלסטרידים תרמוצלום (ממומן על ידי הקרן הדו-לאומית ישראל ארה”ב).
  • חיפוש מטאגנומי לאנזימים צלולוליטים ייחודים לפירוק פסולת חקלאית (ממומן ע”י המשרד להגנת הסביבה).
  • הנדסת גליקוסינתאזות עבור סינתזה יעילה של סוכרים מורכבים (ממומן ע”י משרד המדע).

קישור לאתר המעבדה: http://shoham.net.technion.ac.il