Ученые создали пожирающий пластик фермент

Ученые разработали фермент, который может переваривать некоторые из наших наиболее загрязняющих окружающую среду пластмасс, обеспечивая потенциальное решение одной из самых больших экологических проблем в мире.

Открытие может привести к переработке для миллионов тонн пластиковых бутылок из полиэтилентерефталата или ПЭТ, которые сохраняются в течение сотен лет в окружающей среде.

Исследование проводилось командами Университета Портсмута и Национальной лаборатории возобновляемой энергии Министерства энергетики США (NREL) и опубликовано в издании PNAS.

Профессор Джон МакГихан из Университета Портсмута и доктор Грегг Бекхэм из NREL изучали кристаллическую структуру PETase — недавно обнаруженного фермента, который переваривает PET, и использовали полученную информацию, чтобы понять, как он работает. Во время исследования они непреднамеренно спроектировали фермент, который еще лучше переваривал пластик, чем тот, который развивался в природе.

В настоящее время исследователи работают над улучшением фермента, что позволит использовать его для разрушения пластиков за короткий промежуток времени.

Профессор МакГихан говорит: «Мало кто мог предсказать, что с тех пор, как пластики стали популярными в 1960-х годах, огромные пластиковые отходы могут быть найдены в океанах или вымыты на некогда нетронутых пляжах по всему миру».

«Мы все можем сыграть значительную роль в решении проблемы пластика, но научное сообщество, которое в конечном итоге создало эти «чудо-материалы», должно теперь использовать все имеющиеся в их распоряжении технологии для разработки реальных решений».

Исследователи сделали прорыв, когда исследовали структуру природного фермента, который, как считается, эволюционировал в центре переработки отходов в Японии, позволяя бактерии разрушать пластик и использовать его в качестве источника пищи.

ПЭТ, запатентованный в 1940-х годах, не существовал в природе очень долго, поэтому команда ученых намеревалась определить, как развился фермент, и возможно ли улучшить его.

Цель состояла в том, чтобы определить его структуру, но они закончили тем, что сделали шаг дальше и случайно сконструировали фермент, который был еще лучше при разрушении ПЭТ-пластиков.

Исследовательская группа теперь может применять инструменты белковой инженерии и эволюции, чтобы продолжать ее улучшать.

Университет Портсмута и NREL сотрудничал с учеными из Diamond Light Source, на синхротроне, который использует интенсивные лучи рентгеновских лучей в 10 миллиардов раз ярче Солнца, чтобы действовать как микроскоп, достаточно мощный, чтобы увидеть отдельные атомы.

Используя новейшую лабораторию, была разработана сверхвысокая 3D-модель фермента PETase во всех деталях.

Профессор МакГихан сказал: «Недавно Diamond Light Source создал одну из самых современных установок для рентгеновских лучей в мире, и доступ к этому объекту позволил нам увидеть невероятную детализацию трехмерной атомной структуры PETase. Возможность увидеть внутреннюю работу этого биологического катализатора предоставили нам чертежи для разработки более быстрого и эффективного фермента».

Больше информации: Harry P. Austin el al., «Characterization and engineering of a plastic-degrading aromatic polyesterase,» PNAS (2018). www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1718804115