Ученые, впервые использовавшие ферменты, пожирающие пластик, сделали важный шаг к разработке естественного решения глобального пластикового кризиса.
Было показано, что фермент обладает замечательной способностью расщеплять терефталат (TPA), один из химических компонентов полиэтилентерефталата (PET), который используется в одноразовых бутылках для напитков, одежде и коврах.
Исследование проводилось совместно профессором Джен Дюбуа из Университета штата Монтана и профессором Джоном МакГиханом из Университета Портсмута (Великобритания).
В 2018 году МакГихан возглавил международную команду, которая разработала природный фермент, способный разлагать полиэтилентерефталат. Ферменты (PETase и MHETase) расщепляют полимер PET на его химические компоненты - этиленгликоль и TPA.
Новое исследование, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, описывает дальнейшие шаги по работе с TPA, в частности.
Этиленгликоль - это химическое вещество, имеющее множество применений. Например, он входит в состав антифриза, используемого в автомобилях, но у TPA не так много применений за пределами ПЭТ, и он не усваивается большинством бактерий", - говорит профессор Дюбуа. Однако исследовательская группа из Университета Портсмута показала, что ферменты бактерий, потребляющих ПЭТ, распознают TPA, как перчатку.
Его команда из МГУ показала, что этот фермент, называемый TPADO, разрушает TPA, и практически только TPA, с "поразительной эффективностью".
Профессор МакГихан, директор Центра инноваций ферментов Портсмутского университета, говорит: "В последние годы были достигнуты невероятные успехи в инженерии ферментов для разложения ПЭТ-пластика на составные элементы.
В данном исследовании мы пошли дальше и сосредоточились на первом ферменте в каскаде, который может расщеплять эти строительные блоки на более простые молекулы. Этот фермент может использоваться бактериями для производства устойчивых химических веществ и материалов, которые необходимы для создания ценных продуктов из пластиковых отходов.
С помощью мощного рентгеновского излучения удалось создать подробную трехмерную структуру фермента TPADO, раскрывающую, как происходит эта важная реакция.
Теперь у исследователей есть модель, позволяющая сделать этот сложный фермент быстрее и эффективнее", - говорит МакГихан.
Поскольку ежегодно образуется более 400 миллионов тонн пластиковых отходов, есть надежда, что это исследование проложит путь к созданию более совершенных бактериальных ферментов, таких как TPADO. Это поможет решить проблему загрязнения окружающей среды пластиком и разработать биологические системы, способные естественным образом преобразовывать пластиковые отходы в ценные продукты.
Исследование является частью консорциума BOTTLE, международного сотрудничества между США и Великобританией, которое объединяет исследователей из широкого круга научных дисциплин для решения вопросов переработки и повторного использования пластика.