Οι επιστήμονες έχουν δημιουργήσει ένα ένζυμο που μπορεί να αυξήσει τον ρυθμό αποσύνθεσης πλαστικών κατά έξι φορές. Ένα ένζυμο που βρίσκεται σε σκουπίδια βακτήρια που τρέφονται με πλαστικές δίαιτες μπουκαλιών έχει χρησιμοποιηθεί σε συνδυασμό με το PETase για να επιταχύνει την αποσύνθεση του πλαστικού.
Τρεις φορές η δραστηριότητα του σούπερ ενζύμου
Η ομάδα σχεδίασε ένα φυσικό ένζυμο PETase στο εργαστήριο, το οποίο μπορεί να επιταχύνει την αποσύνθεση του PET κατά περίπου 20%. Τώρα, η ίδια διατλαντική ομάδα έχει συνδυάσει το PETase και τον «συνεργάτη» του (το δεύτερο ένζυμο που ονομάζεται MHETase) για να παράγει ακόμη μεγαλύτερες βελτιώσεις: απλώς η ανάμειξη PETase με MHETase μπορεί να αυξήσει τον ρυθμό αποσύνθεσης του PET Διπλασιάστε το και σχεδιάστε τη σύνδεση μεταξύ των δύο ενζύμων για να δημιουργήσετε ένα "σούπερ ένζυμο" που τριπλασιάζει αυτήν τη δραστηριότητα.
Η ομάδα διευθύνεται από τον επιστήμονα που σχεδίασε το PETase, τον καθηγητή John McGeehan, διευθυντή του Κέντρου Καινοτομίας Ενζύμου (CEI) στο Πανεπιστήμιο του Πόρτσμουθ και τον Δρ Gregg Beckham, ανώτερο ερευνητή στο Εθνικό Εργαστήριο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (NREL). Στις Η.Π.Α.
Ο καθηγητής McKeehan είπε: Ο Greg και εγώ μιλάμε για το πώς το PETase διαβρώνει την επιφάνεια του πλαστικού και το MHETase το τεμαχίζει περαιτέρω, οπότε είναι φυσικό να δούμε αν μπορούμε να τα χρησιμοποιήσουμε μαζί για να μιμηθούμε τι συμβαίνει στη φύση. "
Δύο ένζυμα συνεργάζονται
Τα αρχικά πειράματα έδειξαν ότι αυτά τα ένζυμα μπορούν πράγματι να λειτουργήσουν καλύτερα μαζί, οπότε οι ερευνητές αποφάσισαν να προσπαθήσουν να τα συνδέσουν φυσικά, όπως και η σύνδεση δύο Pac-Man με ένα σχοινί.
"Έχει γίνει πολλή δουλειά και στις δύο πλευρές του Ατλαντικού, αλλά αξίζει τον κόπο - είμαστε στην ευχάριστη θέση να βλέπουμε ότι το νέο χιμαιρικό ένζυμό μας είναι τρεις φορές ταχύτερο από το φυσικά εξελιγμένο ανεξάρτητο ένζυμο, ανοίγοντας νέους δρόμους για περαιτέρω ανάπτυξη και βελτίωση. " Ο McGeehan συνέχισε.
Τόσο το PETase όσο και το πρόσφατα συνδυασμένο MHETase-PETase μπορούν να λειτουργήσουν χωνεύοντας πλαστικό PET και επαναφέροντάς το στην αρχική του δομή. Με αυτόν τον τρόπο, τα πλαστικά μπορούν να κατασκευαστούν και να επαναχρησιμοποιηθούν ατελείωτα, μειώνοντας έτσι την εξάρτησή μας από ορυκτούς πόρους όπως το πετρέλαιο και το φυσικό αέριο.
Ο καθηγητής McKeehan χρησιμοποίησε ένα συγχροντρόν στο Oxfordshire, το οποίο χρησιμοποιεί ακτίνες Χ, οι οποίες είναι 10 δισεκατομμύρια φορές ισχυρότερες από τον ήλιο, ως μικροσκόπιο, αρκετά για να παρατηρήσουν μεμονωμένα άτομα. Αυτό επέτρεψε στην ερευνητική ομάδα να λύσει την τρισδιάστατη δομή του ενζύμου MHETase, παρέχοντάς τους έτσι ένα μοριακό σχέδιο για να αρχίσει να σχεδιάζει ταχύτερα ενζυματικά συστήματα.
Αυτή η νέα έρευνα συνδυάζει δομικές, υπολογιστικές, βιοχημικές και βιοπληροφορικές μεθόδους για να αποκαλύψει τη μοριακή κατανόηση της δομής και της λειτουργίας της. Αυτή η έρευνα είναι μια τεράστια ομαδική προσπάθεια με τη συμμετοχή επιστημόνων όλων των σταδίων σταδιοδρομίας.
