Учените, които са преработили пластмасовия ензим PETase, сега са създали ензимен „коктейл“, който може да смила пластмасата до шест пъти по-бързо.

ензимен

Втори ензим, открит в същата бактерия, която живее на диета от пластмасови бутилки, е комбиниран с PETase, за да ускори разграждането на пластмасата.

PETase разгражда полиетилен терефталат (PET) обратно в своите градивни елементи, създавайки възможност за безкрайно рециклиране на пластмаса и намаляване на замърсяването с пластмаса и парниковите газове, движещи климатичните промени.

PET е най-често срещаният термопласт, използва се за производство на бутилки за еднократна употреба, дрехи и килими и отнема стотици години, за да се разпадне в околната среда, но PETase може да съкрати това време до дни.

Първоначалното откритие постави перспективата за революция в рециклирането на пластмаса, създавайки потенциално нискоенергийно решение за справяне с пластмасовите отпадъци. Екипът проектира естествения PETase ензим в лабораторията, за да бъде около 20% по-бърз при разграждането на PET.

Сега същият трансатлантически екип комбинира PETase и неговия „партньор“, втори ензим, наречен MHETase, за да генерира много по-големи подобрения: простото смесване на PETase с MHETase удвои скоростта на разграждане на PET и създаде връзка между двата ензима за създайте „супер-ензим“, увеличи тази активност с още три пъти.

Изследването е публикувано в списанието Proceedings of the National Academy of Sciences.

Екипът беше ръководен от учените, проектирали PETase, професор Джон Макджийън, директор на Центъра за ензимни иновации (CEI) в Университета в Портсмут, и д-р Грег Бекъм, старши научен сътрудник в Националната лаборатория за възобновяема енергия (NREL) в САЩ.

Професор McGeehan каза: „Грег и аз си говорихме как PETase атакува повърхността на пластмасите, а MHETase нарязва нещата, така че изглеждаше естествено да видим дали можем да ги използваме заедно, имитирайки случващото се в природата.

"Първите ни експерименти показаха, че наистина са работили по-добре заедно, затова решихме да се опитаме да ги свържем физически, като двама Pac-мъже, обединени от нишка.

„Отне много работа от двете страни на Атлантическия океан, но си заслужаваше усилията - бяхме щастливи да видим, че новият ни химерен ензим е до три пъти по-бърз от естествено еволюиралите отделни ензими, отваряйки нови пътища за допълнителни подобрения. "

Оригиналното откритие на PETase ензими възвести първата надежда, че решението на глобалния проблем със замърсяването с пластмаса може да бъде в рамките на досега, макар че само PETase все още не е достатъчно бърз, за ​​да направи процеса търговски жизнеспособен за справяне с тоновете изхвърлени PET бутилки, затрупани на планетата.

Комбинирането му с втори ензим и намирането на заедно, че работят още по-бързо, означава, че е направен още един скок напред към намирането на решение за пластмасовите отпадъци.

PETase и новата комбинирана MHETase-PETase и двете действат чрез смилане на PET пластмаса, връщайки я в оригиналните градивни елементи. Това позволява пластмасите да се произвеждат и използват повторно безкрайно, намалявайки зависимостта ни от изкопаеми ресурси като нефт и газ.

Професор Макджийн използва Диамантения източник на светлина в Оксфордшир, синхротрон, който използва интензивни лъчи рентгенови лъчи 10 милиарда пъти по-ярки от Слънцето, за да действа като микроскоп, достатъчно мощен, за да вижда отделни атоми. Това позволи на екипа да реши 3D структурата на ензима MHETase, като им даде молекулярни схеми, за да започнат да разработват по-бърза ензимна система.

Новото изследване комбинира структурни, изчислителни, биохимични и биоинформатични подходи, за да разкрие молекулярни прозрения за неговата структура и как функционира. Проучването беше огромна екипна работа, включваща учени на всички нива на кариерата им.

Една от най-младите авторки, Роузи Греъм, съвместна докторантка от Портсмут, CEI-NREL, заяви: „Любимата ми част от изследването е начина, по който идеите започват, независимо дали е на кафе, във влака или когато минава в университетските коридори, може наистина да бъде всеки момент.

"Това е наистина чудесна възможност да се учим и да се развиваме като част от това сътрудничество между Обединеното кралство и САЩ и още повече да допринесем за още една част от историята за използването на ензими за справяне с някои от най-замърсяващите ни пластмаси."

Центърът за ензимни иновации приема ензими от естествената среда и, използвайки синтетична биология, ги адаптира, за да създаде нови ензими за индустрията.