Ученые создали фермент, который разрушает пластик быстрее, чем раньше

Лайнуть/Поделиться

Сказать, что пластик – большая проблема, – ничего не сказать. Каждый уголок Земли заражен этим загрязнением – мы можем этого не осознавать, но мы даже едим пластик. И ученые не бездельничают. Команда исследователей создала ферменты, вдохновившись бактериями, которые питаются пластиком. Они успешно разлагают пластик и вскоре их можно будет использовать.

Группа исследователей, которая ранее модернизировала фермент поедания пластика под названием ПЭТаза, теперь объединила его со вторым ферментом, чтобы еще больше ускорить процесс. Исследование было опубликовано 28 сентября в журнале PNAS. Команда объясняет, что это может иметь серьезные последствия для переработки полиэтилентерефталата (ПЭТ), который является наиболее распространенным типом пластика, используемого в одноразовой продукции.

«Это путь к созданию более быстрых ферментов, более значимых для промышленности. Но это также одна из тех историй о том, как учиться у природы(прим. редакции: бионика) , а затем применять знания в лаборатории», – сказал в своем заявлении автор исследования, профессор Джон МакГихан.

МакГихан и его команда обнаружили доказательства того, что бактерия Ideonella sakaiensis вырабатывает два фермента, которые могут разрушать пластик. Бактерии были впервые найдены японскими учеными в 2016 году при исследовании пластиковых предметов, обнаруженных в образцах сточных вод. С тех пор исследователи работали над реконструированием ферментов бактерий, чтобы они могли разрушать пластиковую массу.

Первый фермент, производимый бактериями, ПЭТаза, может проедать твердые пластиковые поверхности. ПЭТ – это химическое соединение, состоящее из молекул, связанных вместе, которые формируют сложную структуру, но когда ПЭТаза попадает на материал, она разбивает его на более простые структуры, включая терефталат (или ТРА), бис (2-гидроксиэтил) ТРА и моно- (2-гидроксиэтил) терефталатная кислота (или MHET). Другими словами, обычно небьющийся пластик разрушается ферментом.

Еще в 2018 году исследователи разработали версию фермента ПЭТазы, но она была всего на 20% эффективнее в разрушении пластика, чем естественные процессы. Но теперь они также добавили второй фермент, производящий бактерией, который называется MHETase. Бактерии расщепляют MHET на более простые формы, TPA и этиленгликоль.

Исследователи изучили, как эти два фермента реагируют с кусочками пластиковой пленки в лабораторных условиях. Они обнаружили, что без ПЭТазы MHETase не оказывает никакого влияния на материал. Но то, как они работают в тандеме, гораздо более многообещающе: комбинация ферментов может разрушать пластик в шесть раз быстрее естественного процесса разложения.

Реакция ацилирования MHETase. При ацилировании образуется промежуточный ацил-фермент (AEI) и высвобождается этиленгликоль. Субстрат MHET показан в пурпурных полосках, а каталитические остатки (His528, Asp492 и нуклеофил Ser225) показаны в белых полосках. Основа MHETase показана в прозрачно белой карикатуре. Это моделирование было сделано исключительно в иллюстративных целях. Большинство водородов, не участвующих непосредственно в реакции, не показаны для ясности; единственное исключение – водород на His528, который связывается водородом с Asp492 на протяжении ацилирования. (PNAS 2020)

Хотя это может изменить способ избавления мира от пластиковых отходов, это всего лишь один из аспектов борьбы с пластиковым кризисом. Создание материалов из нефтехимии чрезвычайно загрязняет и нагревает окружающую среду. Хотя ферменты и могут уменьшить загрязнение пластиком, следует также рассмотреть более целостный и устойчивый подход. Речь идет не только о разрушении существующего пластика – мы вообще не должны делать его так много.

DOI: 10.1073/pnas.2006753117


Читайте также: Генномодифицированный природный фермент эффективно разбирает пластик на кирпичики

Редакция

Опубликовала
Редакция

Недавние публикации

Технология рождения детей от трех родителей

До чего дошел прогресс! Никого уже не удивишь рождением детей у женщин, к этому естественным… Читать далее

27/01/2021

Гипотеза о происхождении крыльев насекомых от боковых отростков ног ракообразных проверена на бокоплавах-мутантах

Эксперименты с генетически модифицированными ракообразными (бокоплавами Parhyale) позволили американским биологам подтвердить и развить старую гипотезу о… Читать далее

27/01/2021

Искусственный интеллект научился дрессировать собак без участия людей

Учеными из Университета штата Колорадо (Colorado State University) разработана уникальная система искусственного интеллекта, которая может… Читать далее

26/01/2021

Геном утконоса: как кормить молоком, откладывая яйца

Австралийский утконос (Ornithorhynchus anatinus) — самое необычное из млекопитающих. Это животное, которое откладывает яйца, потеет молоком,… Читать далее

26/01/2021

Оливия Гордон: «Шанс на жизнь. Как современная медицина спасает еще не рожденных и новорожденных». Рецензия

Рецензия врача-акушера-гинеколога, Анастасии Дегтевой. «Шанс на жизнь» Оливии Гордон — книга-благодарность, книга-дань уважения всем врачам,… Читать далее

25/01/2021

Анализ колец деревьев позволил реконструировать тысячелетия солнечной активности

Исследователи провели радиоуглеродный анализ колец деревьев и смогли воспроизвести 11-летние циклы солнечной активности с 966… Читать далее

25/01/2021