Лента TH Новости Глобальные вызовы



Проблема экологии

∴ 187

Экология Земли погибнет, если мы буквально не начнем поедать пластиковый мусор. Или найдем тех, кто сделает это за нас.

1456

Ученым удалось спроектировать фермент, который способен уничтожить наиболее часто используемые виды пластика. Это означает, что данные отходы можно разрушить крайне быстро.

Мы производим сотни миллионов тонн полиэтилентерефталата (ПЭТ) в виде пластиковых бутылок. Да, системы по переработке данного пластика функционируют. Но их мощностей недостаточно, а мы загрязняем окружающую среду материалами, которые деградируют в течение столетий. Большая часть этого пластика смывается в океан, где он разбивается на крошечные кусочки, которые почти невозможно отследить, не говоря уже о том, чтобы очистить.

Ученым из Университета Портсмута и Национальной лаборатории возобновляемой энергии Министерства энергетики США (NREL) удалось спроектировать фермент, который потребляет ПЭТ-пластик. Новый фермент был разработан на основе ранее открытого фермента PETase, что также использовался при уничтожении пластика.

Работа по инженерии нового продукта началась с использования синхротрона на объекте Diamond Light Source в Великобритании. Устройство позволяет видеть отдельные атомы внутри структуры фермента, благодаря лучу рентгеновского излучения, что в 10 миллиардов раз ярче солнца. Используя данный метод, ученые получили 3D-модель PETase в ультра-высоком разрешении.

Diamond Light Source недавно создали одну из самых современных рентгеновских камер в мире, и доступ к этому объекту позволил нам увидеть трехмерную атомную структуру PETase в невероятных деталях. Возможность увидеть внутреннюю работу этого биологического катализатора предоставила нам буквально чертежи для разработки более быстрого и эффективного фермента.Профессор Джон МакГихан из Университета Портсмута.

Ключом к прорыву стало то, что при этом высоком разрешении PETase кажется очень похожим на ферментативную кутиназу [фермент, катализирующий гидролиз кутина], но с несколькими заметными отличиями. Главное отличие – более выраженный активный участок, который позволял поглощать искусственные полимеры вместо естественных структур.

Это показало, что фермент PETase развился в среде с присутствием ПЭТ, поэтому исследователи мутировали активный участок PETase, чтобы он приобрел признаки кутиназы, в поисках большего доказательства этой теории. Мутировавшая PETase оказалась более эффективной в отношении деградации ПЭТ, чем её естественный аналог.

Интуиция часто играет значительную роль в фундаментальных научных исследованиях, и наше открытие здесь не является исключением. Несмотря на то, что улучшение является скромным, это непредвиденное открытие позволяет предположить, что есть возможности для дальнейшего улучшения этих ферментов, что приближает нас к избавлению от избытка пластика.Профессор Джон МакГихан из Университета Портсмута.

Разработанный фермент имеет дополнительное преимущество в том, что он способен деградировать полиэтилен фурандикарбоксилат (PEF), альтернативу ПЭТ, который используется в качестве замены стеклянных пивных бутылок. Команда теперь работает над продолжением переработки сконструированного фермента, чтобы сделать его еще более эффективным.

Технический процесс почти такой же, как для ферментов, которые в настоящее время используются в моющих средствах и в производстве биотоплива. Мы открыли основу технологии, и вполне возможно, что в ближайшие годы мы выйдем на промышленный уровень. ПЭТ и, возможно, другие субстраты, такие как PEF, PLA и PBS, будут переработаны и использованы вновь. Профессор Джон МакГихан из Университета Портсмута.

Филипп Дончев