Открытие фермента разрушающего строительный блок ПЭТ-пластика

Ученые, которые первыми начали использовать ферменты для поедания пластика, сделали следующий важный шаг в разработке природных решений глобального кризиса пластика.

Они охарактеризовали фермент, обладающий замечательной способностью расщеплять терефталат (ТРА), один из химических строительных блоков полиэтилентерефталатного (ПЭТ) пластика, который используется для изготовления одноразовых бутылок для напитков, одежды и ковров.

Фермент ТРАДО. Фото: Рита Клэр, Университет штата Монтана.

Расщепление полимера ПЭТ

Исследование, которое опубликовано в The Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), проводилось совместно профессором Джен Дюбуа из Университета штата Монтана и профессором Джоном МакГиханом из Университета Портсмута, который в 2018 году возглавлял международную группу, которая разработали природный фермент, способный расщеплять ПЭТ-пластик. Ферменты (ПЭТаза и МГЕТаза) расщепляют полимер ПЭТ на химические строительные блоки этиленгликоль (ЭГ) и ТРА. Это новое исследование описывает следующие шаги, особенно для управления TPA.

Профессор Дюбуа сказал:

• «Хотя ЭГ является химическим веществом, которое можно использовать во многих областях — например, он входит в состав антифриза, который вы заливаете в свой автомобиль, — TPA не имеет широкого применения, кроме ПЭТ, и при этом большинство бактерий не могут его даже переварить. Однако команда из Портсмута обнаружила, что фермент бактерий, потребляющих ПЭТ, распознает TPA как руку в перчатке. Затем наша группа в МГУ продемонстрировала, что этот фермент, называемый TPADO, расщепляет TPA и почти только TPA с удивительной эффективностью».

Проблемы переработки пластика

Ежегодно производится более 400 миллионов тонн пластиковых отходов, подавляющее большинство которых оказывается на свалках, и есть надежда, что эта работа откроет двери для улучшения бактериальных ферментов, таких как TPADO.

Профессор Джон МакГихан. Предоставлено: Стефан Вентер, UPIX Photography

Это поможет решить проблему загрязнения пластиком и разработать биологические системы, которые смогут превращать пластиковые отходы в ценные продукты.

Профессор МакГихан, директор Университетского центра ферментных инноваций, сказал:

• «Последние несколько лет были отмечены невероятными достижениями в разработке ферментов для расщепления ПЭТ-пластика на строительные блоки. Эта работа идет еще дальше и рассматривает первый фермент в каскаде, который может разобрать эти строительные блоки на более простые молекулы. Затем они могут быть использованы бактериями для производства устойчивых химических веществ и материалов, необходимых для производства ценных продуктов из пластиковых отходов.
• «Используя мощное рентгеновское излучение в Diamond Light Source, мы смогли создать подробную трехмерную структуру фермента TPADO, показав, как он выполняет эту важную реакцию. Это дает исследователям план для создания более быстрых и эффективных версий этого сложного фермента».

Ссылка: «Биохимическая и структурная характеристика гидроксилирующей диоксигеназы ароматического кольца для катаболизма терефталевой кислоты » от 21 марта 2022 г., Труды Национальной академии наук.

Исследование было проведено в рамках консорциума BOTTLE, международного сотрудничества между США и Великобританией, объединяющего исследователей из самых разных научных областей для решения проблемы вторичной переработки и переработки пластика.

Источник

Метки: Биохимия