A műanyagot fogyasztó enzim „koktél” új reményt jelent a műanyag hulladékok iránt

Azok a tudósok, akik a műanyagevő PETase enzimet átalakították, most létrehoztak egy „koktélt” enzimet, amely akár hatszor gyorsabban képes megemészteni a műanyagot.

fogyasztó

A műanyag palackok étrendjében élő szeméttel élő baktériumokban található második enzimet a PETázzal kombinálva felgyorsítják a műanyag lebomlását.

A PETase visszaalakítja a polietilén-tereftalátot (PET) építőelemeibe, lehetőséget teremtve a műanyag végtelen újrafeldolgozására, csökkentve a műanyag szennyezést és az éghajlatváltozást előidéző ​​üvegházhatású gázokat.

A PET a legelterjedtebb hőre lágyuló műanyag, amelyet egyszer használatos palackok, ruhák és szőnyegek gyártására használnak, és a környezetben való lebontása több száz évig tart, de a PETase ezt az időt napokra rövidítheti.

A kezdeti felfedezés megalapozta a műanyag újrafeldolgozásának forradalmát, ami potenciális alacsony energiafelhasználású megoldást hozott létre a műanyag hulladék kezelésére. A csapat a laboratóriumban úgy tervezte meg a természetes PETáz enzimet, hogy körülbelül 20 százalékkal gyorsabb legyen a PET lebontásában.

Most ugyanaz a transzatlanti csapat egyesítette a PETázt és annak „partnerét”, egy második enzimet, az úgynevezett MHETase-t, hogy sokkal nagyobb fejlesztéseket hozzanak létre: a PETase és az MHETase közötti egyszerű keverés megduplázta a PET lebontásának sebességét, és kapcsolatot teremtött a két enzim között. hozzon létre egy „szuperenzimet”, további háromszorosára növelte ezt az aktivitást.

A tanulmány a Proceedings of the National Academy of Science folyóiratban jelent meg.

A csapatot a PETase-t tervező tudósok, John McGeehan professzor, a Portsmouthi Egyetem Enziminnovációs Központjának (CEI) igazgatója és Dr. Gregg Beckham, a Nemzeti Megújulóenergia-laboratórium (NREL) tudományos főmunkatársa vezette. az USA-ban.

McGeehan professzor elmondta: "Gregg és én arról beszélgettünk, hogy a PETase hogyan támadja meg a műanyagok felületét, és az MHETase tovább aprítja a dolgokat, ezért természetesnek tűnt, hogy együtt használhatjuk-e őket, utánozva a természetben történteket.

"Első kísérleteink azt mutatták, hogy valóban jobban működnek együtt, ezért úgy döntöttünk, hogy megpróbáljuk fizikailag összekapcsolni őket, például két Pac-férfit, akikhez egy darab húr csatlakozik.

"Nagyon sok munka kellett az Atlanti-óceán mindkét partján, de megérte a fáradságot - örömmel tapasztaltuk, hogy új kiméra enzimünk háromszor gyorsabb, mint a természetesen kifejlődött külön enzimek, új utakat nyitva a további fejlesztések. "

Az eredeti PETase enzim-felfedezés azt az első reményt jelentette be, hogy a globális műanyagszennyezés problémájának megoldása elérhető kézben van, bár a PETase önmagában még nem elég gyors ahhoz, hogy a folyamat kereskedelmi szempontból életképessé tegye a bolygót szemetelő rengeteg kidobott PET-palack kezelését.

Ha egy második enzimmel kombináljuk, és még gyorsabban működnek, akkor újabb előrelépés történt a műanyaghulladék megoldásának keresése felé.

A PETase és az új kombinált MHETase-PETase mind a PET műanyag megemésztésével működik, és visszahelyezi az eredeti építőelemekbe. Ez lehetővé teszi a műanyagok végtelen előállítását és újrafelhasználását, csökkentve a fosszilis erőforrásokra, például olajra és gázra való támaszkodásunkat.

McGeehan professzor az Oxfordshire-ben található gyémánt fényforrást használta, egy olyan szinkrotronot, amely a Napnál 10 milliárdszor fényesebb röntgensugár intenzív mikroszkópjaként működik az egyes atomok megtekintéséhez. Ez lehetővé tette a csapat számára, hogy megoldja az MHETáz enzim 3D szerkezetét, így a molekuláris tervrajzok megkezdhették a gyorsabb enzimrendszer tervezését.

Az új kutatás egyesítette a strukturális, a számítási, a biokémiai és a bioinformatikai megközelítéseket, hogy molekuláris betekintést nyerjen a szerkezetébe és működésébe. A tanulmány óriási csapatmunka volt, bevonva a tudósokat karrierjük minden szintjén.

Az egyik legfiatalabb szerző, Rosie Graham, a Portsmouth CEI-NREL közös doktorandusz hallgatója elmondta: "A kutatás kedvenc része az, hogy hogyan indulnak el az ötletek, legyen szó kávéfogyasztásról, egy vonaton ingázásról vagy az egyetem folyosóin való áthaladásról. valójában bármelyik pillanatban.

"Ez egy igazán nagyszerű lehetőség a tanuláshoz és növekedéshez ennek az Egyesült Királyság és az USA együttműködésének részeként, és még inkább hozzájárulhat a történet egy újabb részéhez az enzimek felhasználásával a legszennyezőbb műanyagok kezelésére."

Az Enzim Innovációs Központ az enzimeket a természetes környezetből veszi át, és a szintetikus biológia felhasználásával adaptálja őket új enzimek létrehozásához az ipar számára.