Фото: Sputnik.ru
Биологи случайно улучшили фермент, «поедающий» пластик
Прорыв в исследованиях ферментов в Национальной лабораторией возобновляемой энергии Министерства энергетики США (NREL) и Портсмутского университета Соединенного Королевства привел к улучшению варианта фермента, который может разрушить вездесущие пластиковые бутылки из полиэтилентерефталата или PET.
За последнее десятилетие в мире произведено больше пластика, чем за предыдущие сто лет. На планете ежеминутно продается около миллиона пластиковых бутылок, из которых переработке подвергаются лишь небольшая часть. В мировом океане образовываются гигантские острова из более 8 миллионов тонн пластиковых отходов, включая PET-бутылки. По оценкам экспертов, к 2050 году в океане будет столько же отходов пластика, сколько рыбы. Это глобальная экологическая проблема, представляющая серьезный риск для природы. Мало кто мог предсказать, что даже через 50 лет после их создания биостойкие пластиковые изделия, такие как бутылки для напитков, будут вымываться и загрязнять пляжи морей и океанов по всему миру. Теперь исследования биологов Джона Мак Гихана, Ли Вудкока и Брайона Донохо из США и Грегга Бекхэма из Британии дают надежду справится с пластиковой напастью.
Специалисты изучали механизм работы фермента, обнаруженной пару лет назад в Японии бактерии Ideonella sakaiensis, способной расправляться с не разлагаемыми PET пакетами и бутылками. Они установили, что хотя фермент бактерий и расщепляет PET, но делает это недостаточно быстро. И теперь пришло время применить инструменты генной инженерии, чтобы повысить эффетивность фермента.
Ученые в сотрудничестве с исследовательской группой Diamond Light Source в Великобритании использовали синхротрон, чтобы с помощью рентгеновских лучей высокой интенсивности видеть индивидуальные атомы и разработать детальную 3D-модель строения фермента. Команда исследователей обнаружила, что изучаемый фермент очень похож на фермент кутиназу, но имеет некоторые особенности. В результате был сделано предположение о том, что для усиления активности фермента бактерии должны выращиваться и развиваться в среде, содержащей PET.
Чтобы проверить эту гипотезу, исследователи мутировали каталитически-активный участок фермента, чтобы сделать его более похожим на кутиназу. И здесь произошло неожиданное – было обнаружено, что мутант превосходит исходный фермент при био-разрушении PET по крайней мере на 20%. Эти результаты показали, что имеется значительный потенциал для дальнейшего улучшения каталитической активности фермента.
Другим важным аспектом исследования являлось то, что мутант может разрушать и другой полимер – PEF, причем еще лучше чем PET. Повышенные барьерные свойства PEF для кислорода могут способствовать его использованию в бутылках, которые затем можно будет быстро разлагать, предотвращая загрязнение океанов и суши. Теперь специалисты рассчитывают понять, как перевести полученное открытие в практическую плоскость. Для этого они продолжают манипуляции с ферментом, чтобы добиться дальнейшего повышения его эффективности.
Подготовил и прислал проф. М.Иоелович.
Иллюстрация: Sputnik.ru — Спутник
Источник: NREL news https://www.nrel.gov/news/press/2018/research-team-engineers-a-better-plastic-degrading-enzyme.html
