Oamenii de știință care au reproiectat enzima care mănâncă plastic PETase au creat acum un „cocktail” enzimatic care poate digera plasticul de până la șase ori mai repede.
O a doua enzimă, găsită în aceeași bacterie de gunoi care trăiește pe o dietă de sticle de plastic, a fost combinată cu PETază pentru a accelera descompunerea plasticului.
PETaza descompune polietilen tereftalatul (PET) înapoi în blocurile sale, creând o oportunitate de a recicla plasticul la infinit și de a reduce poluarea cu plastic și gazele cu efect de seră care determină schimbările climatice.
PET-ul este cel mai frecvent termoplastic, folosit la fabricarea sticlelor de băuturi de unică folosință, îmbrăcăminte și covoare și este nevoie de sute de ani pentru a se descompune în mediu, dar PETaza poate scurta acest timp la zile.
Descoperirea inițială a stabilit perspectiva unei revoluții în reciclarea plasticului, creând o soluție potențială cu consum redus de energie pentru a aborda deșeurile din plastic. Echipa a proiectat enzima PETase naturală în laborator pentru a fi cu aproximativ 20% mai rapidă la descompunerea PET-ului.
MHETase. Credit: Aaron McGeehan
Acum, aceeași echipă transatlantică a combinat PETază și „partenerul” său, o a doua enzimă numită MHETază, pentru a genera îmbunătățiri mult mai mari: simpla amestecare a PETazei cu MHETază a dublat viteza de descompunere a PET-ului și a realizat o conexiune între cele două enzime la creați o „super-enzimă”, a crescut această activitate de încă trei ori.
Studiul este publicat în Journal Proceedings of the National Academy of Sciences din Statele Unite ale Americii.
Echipa a fost co-condusă de oamenii de știință care au proiectat PETase, profesorul John McGeehan, director al Centrului pentru inovare enzimatică (CEI) de la Universitatea din Portsmouth, și dr. Gregg Beckham, Senior Research Fellow la National Renewable Energy Laboratory (NREL) in Statele Unite ale Americii.
Profesorul John McGeehan. Credit: Stefan Venter, UPIX Photography
Profesorul McGeehan a spus: „Gregg și cu mine discutam despre cum PETase atacă suprafața materialelor plastice și MHETase toacă lucrurile în continuare, așa că părea firesc să vedem dacă le putem folosi împreună, imitând ceea ce se întâmplă în natură.
„Primele noastre experimente au arătat că au funcționat într-adevăr mai bine împreună, așa că am decis să încercăm să le legăm fizic, ca doi Pac-men uniți de o bucată de sfoară.
Chimera Roșu Albastru. Credit: Aaron McGeehan
„A fost nevoie de multă muncă pe ambele maluri ale Atlanticului, dar a meritat efortul - am fost încântați să vedem că noua noastră enzimă himerică este de până la trei ori mai rapidă decât enzimele separate evoluate în mod natural, deschizând noi căi pentru mai mult îmbunătățiri. ”
Descoperirea inițială a enzimei PETase a anunțat prima speranță că o soluție la problema globală a poluării cu plastic ar putea fi înțeleasă, deși singura PETază nu este încă suficient de rapidă pentru a face procesul viabil din punct de vedere comercial pentru a face față tonelor de sticle PET aruncate care aruncă planeta.
Combinând-o cu o a doua enzimă și găsind împreună funcționează și mai rapid, înseamnă că s-a făcut un alt salt înainte spre găsirea unei soluții la deșeurile de plastic.
PETaza și noua combinată MHETază-PETază funcționează ambele digerând plasticul PET, readucându-l la blocurile sale originale. Acest lucru permite fabricarea și reutilizarea materialelor plastice la nesfârșit, reducând dependența noastră de resursele fosile, cum ar fi petrolul și gazul.
MHETPET. Credit: Rosie Graham
Profesorul McGeehan a folosit sursa de lumină diamantată, din Oxfordshire, un sincrotron care folosește fascicule intense de raze X de 10 miliarde de ori mai luminoase decât Soarele pentru a acționa ca un microscop suficient de puternic pentru a vedea atomii individuali. Acest lucru a permis echipei să rezolve structura 3D a enzimei MHETază, oferindu-le planurile moleculare pentru a începe proiectarea unui sistem enzimatic mai rapid.
Noua cercetare a combinat abordări structurale, de calcul, biochimice și bioinformatice pentru a dezvălui perspective moleculare în structura sa și modul în care funcționează. Studiul a reprezentat un efort uriaș de echipă care a implicat oameni de știință de la toate nivelurile carierei lor.
Unul dintre cei mai juniori autori, Rosie Graham, doctorand în comun la Portsmouth CEI-NREL, a spus: „Partea mea preferată de cercetare este modul în care încep ideile, fie că e vorba de o cafea, de o navetă cu trenul sau când trec pe coridoarele universității. fii cu adevărat în orice moment.
„Este o oportunitate cu adevărat extraordinară de a învăța și de a crește ca parte a acestei colaborări Marea Britanie-SUA și cu atât mai mult de a contribui cu o altă bucată din poveste despre utilizarea enzimelor pentru a aborda unele dintre cele mai poluante materiale plastice ale noastre.”
Centrul pentru inovare enzimatică ia enzime din mediul natural și, utilizând biologia sintetică, le adaptează pentru a crea noi enzime pentru industrie.
Referință: „Caracterizarea și ingineria unui sistem cu două enzime pentru depolimerizarea materialelor plastice” de Brandon C. Knott, Erika Erickson, Mark D. Allen, Japheth E. Gado, Rosie Graham, Fiona L. Kearns, Isabel Pardo, Ece Topuzlu, Jared J. Anderson, Harry P. Austin, Graham Dominick, Christopher W. Johnson, Nicholas A. Rorrer, Caralyn J. Szostkiewicz, Valérie Copié, Christina M. Payne, H. Lee Woodcock, Bryon S. Donohoe, Gregg T. Beckham, și John E. McGeehan, 28 septembrie 2020, Proceedings of the National Academy of Sciences din Statele Unite ale Americii.
DOI: 10.1073/pnas.2006753117
- Băuturi probiotice Oamenii de știință îi explodează pe Yakult și Actimel ca; risipă de bani;
- Pago Pago Rețetă cocktail Cocktail Serious Eats
- Soluție Paleo Tiroidă cu Elle Russ On Aflați adevăratul podcast pentru sănătate
- Miracle Noodle oferă o mulțime de fibre solubile pentru pierderea în greutate
- Expertul în nutriție dezvăluie de ce numărarea caloriilor este o pierdere de timp