Биология

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

Недавние публикации

Предсказательная сила эволюционной биологии

Кратко: Эволюционная биология демонстрирует свою предсказательную мощь на примере голого землекопа. В 1974 году Ричард… Читать далее

07/06/2024

Объем головки полового члена связан с преждевременной эякуляцией

Пожизненная(врожденная) преждевременная эякуляция чаще встречается у людей с большим объемом головки полового члена. Таковы результаты… Читать далее

24/05/2024

Прием пробиотиков влияет на принятие социальных решений

Бактерии в кишечнике влияют на чувство справедливости. Исследование, опубликованное в журнале PNAS Nexus в этом… Читать далее

18/05/2024

Ярлык героя приводит к эксплуатации медсестер, учителей и военных

Новое исследование, опубликованное в Journal of Personality and Social Psychology, предполагает, что героизация таких групп… Читать далее

03/05/2024

Фундаментальное открытие: Свет может испарять воду без тепла.

Удивительный «фотомолекулярный эффект», обнаруженный исследователями Массачусетского технологического института, может повлиять на расчеты изменения климата и… Читать далее

26/04/2024

Моргание не только увлажняет глаза, но и помогает лучше видеть

Моргание, на которое мы тратим от 3 до 8 процентов времени бодрствования, помогает обрабатывать визуальную… Читать далее

17/04/2024