Cellulose i planter og kitin i skaller og svampe udgør en af Jordens største fornybare kulstofreserver. Ved at afdække et hidtil overset enzymprincip, der løsner disse modstandsdygtige materialer, så andre proteiner kan komme til, har Vincent Eijsink ændret vores forståelse af, hvordan naturen nedbryder biomasse – og samtidig lagt et nyt teknologisk grundlag for at omdanne planteaffald til brændstoffer, kemikalier og materialer, der kan erstatte fossile produkter i industriel skala.
I årtier mente forskere, at de grundlæggende forstod, hvordan naturen nedbryder sine mest sejlivede biologiske materialer. I plantecellevægge og i skaller og svampe var den gængse forklaring centreret om hydrolytiske enzymer – proteiner, der kløver lange kulhydratkæder ved at skære dem i mindre stykker – som de afgørende drivkræfter bag nedbrydningen.
Alligevel stod vigtige spørgsmål tilbage.
Allerede i 1950’erne spekulerede forskere i, at der måtte være andre aktører involveret i nedbrydningen af polysakkarider – lange kæder af sukkermolekyler, som udgør den strukturelle rygrad i materialer som cellulose og kitin – og som netop på grund af deres krystallinske struktur er vanskelige at nedbryde. Den såkaldte C1–Cx-hypotese pegede på, at der måtte være mere end de kendte kløvende enzymer i spil – men i årtier kunne ingen klart påvise, hvad dette “mere” bestod i.
I 2005 leverede Vincent Eijsink og hans team den første klare dokumentation for, at visse proteiner, som længe var blevet betragtet som passive faktorer, i virkeligheden markant øger aktiviteten af de andre enzymer under nedbrydningen af kitin – en hård strukturel polymer, der findes i svampecellevægge og i skaller fra insekter og krebsdyr. Mekanismen var endnu ikke klarlagt, men fundet bekræftede, at en længe formodet manglende komponent faktisk fandtes.
Fast besluttet på at løse gåden fortsatte Eijsink og hans kolleger arbejdet. Fem år senere, i en skelsættende undersøgelse fra 2010, viste de, hvad disse proteiner i virkeligheden var: kraftfulde oxidative enzymer.
I stedet for blot at klippe tilgængelige kæder over angriber disse enzymer de tætpakkede, krystallinske områder i cellulose og kitin og indfører oxidative brud, der løsner selve strukturen – og dermed skaber adgangspunkter, som hydrolytiske enzymer alene ikke kan danne.
Disse enzymer er i dag kendt som lytiske polysakkaridmonooxygenaser (LPMO’er).
Opdagelsen viste, at effektiv nedbrydning af biomasse kræves et tæt samspil mellem forskellige typer kemi.
“Det var dér, det gik op for os, at nedbrydning ikke kun handler om klassiske enzymer,” siger Eijsink. “Naturen arbejder med samarbejde – et oxidativt angreb, der åbner tætte strukturer, før hydrolysen fuldender processen. Da vi først så det, ændrede det hele vores blik på feltet.”
Fra manglende brik til nyt princip
Forskere vidste allerede, at flere hydrolytiske enzymer arbejder sammen – såkaldte endo-enzymer, der angriber kæderne inde i strukturen, og exo-enzymer, der trimmer dem fra enderne. Det, der i årtier manglede, var en klar dokumentation for den biokemiske identitet og funktion af den ekstra faktor, som blev antaget at kunne bryde den krystallinske struktur op.
Den dokumentation kom med Eijsinks arbejde.
LPMO’er indfører oxidative snit direkte i de tætpakkede, krystallinske områder af cellulose og kitin. Disse oxidative “hak” svækker materialets sammenhængskraft, åbner strukturen og gør den tilgængelig for de hydrolytiske enzymer – med en markant stigning i den samlede nedbrydning til følge.
Rækkevidden rakte langt ud over den klassiske enzymologi.
I dag er lytiske polysakkaridmonooxygenaser (LPMO’er) en fast bestanddel af kommercielle enzymblandinger til biomasseforarbejdning. De øger sukkerudbyttet fra landbrugsrester og træbaseret biomasse og reducerer samtidig behovet for den samlede enzymmængde – hvilket forbedrer procesøkonomien og bringer biobaserede brændstoffer og materialer tættere på reel industriel konkurrenceevne.
Professor Detlef Weigel, formand for Novonesis Biotechnology Prize Committee, forklarer:
“Vincent Eijsink løste et langvarigt paradoks inden for polysakkarid-enzymologi,” siger professor Detlef Weigel. “Ved at vise, at oxidativ kemi er et centralt biologisk princip i nedbrydningen af klodens mest udbredte polysakkarider, ændrede han grundlæggende, hvordan feltet forstår biomasseomdannelse – og hvordan industrien anvender den indsigt.”
Da oxidativ kemi kom ind i billedet
Det første gennembrud rejste et nyt spørgsmål: Hvordan fungerer disse enzymer?
Eijsinks forskningsgruppe gik fra selve opdagelsen til en grundig mekanistisk afdækning af LPMO’ernes virkemåde på molekylært og atomart niveau. Et afgørende fremskridt var påvisningen af, at hydrogenperoxid kan fungere som det direkte co-substrat i LPMO-katalysen – en indsigt, der skærpede forståelsen af, hvordan den oxidative nedbrydning faktisk foregår helt ned på molekyleniveau.
Denne erkendelse forklarede både enzymets bemærkelsesværdige effektivitet og dets sårbarhed under ukontrollerede forhold.
For industrien viste forståelsen sig at være afgørende. Den oxidative kraft skal doseres præcist: for lidt begrænser effektiviteten, for meget inaktiverer enzymet.
“Disse enzymer er ekstraordinært kraftfulde,” siger Eijsink. “Men kraft uden kontrol ødelægger systemet. Da vi først forstod, at hydrogenperoxid driver reaktionen – og hvor hurtigt det går galt, hvis det ikke styres – kunne vi begynde at gøre kemien forudsigelig og anvendelig.”
Fra laboratoriets erkendelser til industriel praksis
Det, der begyndte som en mekanistisk gåde i enzymologien, viste sig at rumme et princip med vidtrækkende betydning for bioøkonomien.
Effektiv nedbrydning af lignocellulosisk biomasse – plantemateriale opbygget af tæt bundet cellulose, hemicellulose og lignin – er fortsat en af de store tekniske udfordringer i udviklingen af andengenerations biobrændstoffer, vedvarende kemikalier og biobaserede materialer. Ved at indføre oxidative spaltninger direkte i den krystallinske biomasse øger LPMO’er udbyttet af forgærbare sukkerarter, reducerer behovet for den samlede enzymmængde og forbedrer procesøkonomien – afgørende skridt mod at gøre biobaseret produktion teknisk robust og økonomisk levedygtig.
Eijsinks arbejde har samtidig sat spor i beslægtede områder, herunder udnyttelse af kitin, modifikation af fibre og overfladebehandling af biomaterialer. I de senere år er principper fra oxidative enzymsystemer også blevet inddraget i strategier til at håndtere andre vanskeligt nedbrydelige materialer – herunder syntetiske polymerer som plast – og har dermed udvidet opdagelsens rækkevidde ud over den naturlige biomasse.
“Naturen har udviklet avancerede løsninger til at modificere faste overflader,” forklarer Eijsink. “Hvis vi forstår de principper, kan vi bruge dem til at håndtere nogle af vores største bæredygtighedsudfordringer.”
Et forskningsfelt tager form
LPMO’ernes særlige katalytiske egenskaber har vakt interesse langt ud over den klassiske enzymologi. Indsigterne fra forskningen har inspireret kemikere til at udvikle naturinspirerede katalysatorer, der kan gøre kemiske processer både mere effektive og mere selektive.
Men Eijsinks betydning rækker videre end selve de mekanistiske opdagelser. Han har været med til at samle og forme det internationale forskningsmiljø omkring oxidative enzymer, der virker på polysakkarider. Det, der begyndte som en uventet observation, er i dag et veletableret og globalt anerkendt forskningsfelt.
Han har vejledt en generation af forskere, som nu leder egne programmer inden for enzymologi og bioteknologi i Europa og resten af verden. Og med Novonesis Biotechnology Prize hædres Vincent Eijsink for et arbejde, der både har flyttet den grundlæggende forståelse og haft konkret betydning for anvendelsen.
“Arbejdet med LPMO’er var transformativt,” udtaler prisudvalget, “men lige så afgørende har Vincent Eijsinks vedholdende indsats for at udvikle feltet været. Han forbandt mekanistisk indsigt med blik for anvendelse og sikrede, at grundforskning kunne omsættes til industriel innovation.”
Grundforskning med betydning for den grønne omstilling
Opdagelserne ændrede ikke blot et forskningsfelt. De viser også, hvilken betydning grundlæggende indsigt kan få for samfundet – netop den type gennembrud, som Novonesis Biotechnology Prize hædrer.
Kernen i Vincent Eijsinks arbejde er enkel: at udvinde mere værdi af fornyelige biologiske materialer med mindre energiforbrug og færre ressourcer. Ved at afdække, hvordan oxidative enzymer kan åbne nogle af klodens mest modstandsdygtige naturlige strukturer, banede hans forskning vejen for en mere effektiv og mindre udledningskrævende omdannelse af planteaffald til brændstoffer, kemikalier og materialer i industriel skala.
“Det begyndte med en nysgerrighed over for proteiner, der ikke så ud til at gøre ret meget,” siger Eijsink. “Skridt for skridt fandt vi ud af, hvad de faktisk gør. Og da det først stod klart, fulgte implikationerne.”
Professor Detlef Weigel tilføjer:
“Det er arbejde, der har omformet et helt videnskabeligt felt og haft direkte betydning for industrien,” siger Weigel. “Den kombination er sjælden – og kendetegner virkelig banebrydende forskning.”
I forbindelse med den officielle prisoverrækkelse den 24. april 2026 vil Vincent Eijsink holde en offentlig forelæsning. Forelæsningen finder sted på Danmarks Tekniske Universitet torsdag den 23. april fra kl. 15.30 til 18.30.
Mere information og tilmelding findes på www.conferencemanager.dk/thenovonesisprizelecture.
Om Vincent Eijsink
1986 – MSc i molekylærvidenskab (biokemi), Wageningen Universitet, Holland
1991 – Ph.d. i biomolekylære videnskaber og bioteknologi, Universitetet i Groningen, Holland
1993 – Ansat ved Norges miljø- og biovitenskapelige universitet (NMBU), Ås, Norge
1997 – Udnævnt til professor i biokemi, NMBU
2016 – Medlem af Det Norske Videnskabsakademi
Om Novonesis Biotechnology Prize
Novonesis Biotechnology Prize anerkender fremragende forskning eller teknologiske præstationer, der bidrager til udviklingen af innovative og bæredygtige bioteknologiske løsninger til gavn for mennesker og planeten.
Prisen uddeles årligt af Novo Nordisk Fonden og ledsages af:
– 4,5 millioner kroner i forskningsbevilling
– 0,5 millioner kroner som personlig hæderspris
– 0,5 millioner kroner til afholdelse af et internationalt symposium
Yderligere information
Norwegian University of Life Sciences (NMBU)
Communications Office
+47 6494 9000
[email protected]
Vincent Eijsink – Institutional Contact
Faculty of Chemistry, Biotechnology and Food Science
Norwegian University of Life Sciences (NMBU), Ås, Norway
[email protected]
Novo Nordisk Fonden
Christian Mostrup,
Director, Public Relations
+45 3067 4805
[email protected]
