Ученые открыли фермент, пожирающий и разлагающий пластиковые бутылки

Растут шансы на эффективную борьбу с эпидемией пластиковых отходов. Британские, американские и бразильские ученые модифицировали фермент, который расщепляет пластмассу таким образом, что может эффективно ускорить утилизацию миллионов тонн выброшенных пластиковых бутылок.


Исследователи из Department of National Energy Renewable Laboratory (США), University of Portsmouth и University of Campinas в Бразилии признаются в публикации в журнале "Proceeding National Academy of Sciences", что сделали свое открытие относительно случайно. Они надеются, что благодаря ему проблему ПЭТ-бутылок, которые могут разлагаться в природной среде даже сотни лет, удастся успешно решить.


Профессоры Джек Макихан из университета Портсмута и Грэг Бимен из NREL исследовали кристаллическую структуру новейшего недавно обнаруженного учеными уникального фермента, способного расщеплять ПЭТ (петазы). Информация про трехмерную структуру этого фермента имеет решающее значение для понимания механизма его действия. Во время этой работы исследователи нечаянно модифицировали фермент так, что он стал еще более эффективным. Теперь они продолжают исследования для подготовки фермента в промышленности.


"Мало кто предполагал, что с 60-х годов, когда пластик стал более распространенным, у нас будут такие большие пятна мусора в океанах, а пластик выбрасываться на недавно еще неприкосновенно чистые пляжи во всем мире", - говорит Макихан. Мы все способны уменьшить объем проблемы, но научное сообщество, которое разработало эти "волшебные материалы", обязано применять все имеющиеся сегодня новейшие технологии, чтобы найти реальные возможные решения.


Ученые проанализировали структуру нового фермента, который впервые появился в японском центре по утилизации отходов и помогал бактериям разлагать пластмассу.


ПЭТ присутствует в природе в течение относительно короткого времени, поэтому исследователи хотели проверить, как работает этот фермент и как быстро он может развиваться. Их работы принесли результаты, превысившие ожидания.


"Случайности нередко играют решающую роль даже в научных фундаментальных исследованиях, и наше открытие не является исключением", - признает Макихан. "Хотя нам удалось внести лишь небольшие изменения, это неожиданное открытие дает реальные основания считать возможными дальнейшие изменения таких ферментов, что приблизит нас к глобальному решению проблемы гор пластиковых упаковок", - добавляет он.


Исследователи из Портсмута и NREL сотрудничали с учеными из Light Diamond Source, которые предлагают использовать рентгеновские лучи для микроскопического исследования. Они в 10 млрд раз светлее, чем солнечное излучение. Это позволяет просматривать отдельные атомы. Благодаря специальному аппарату была создана трехмерная модель так называемого фермента петазы с высоким разрешением. Его анализ позволил определить возможные варианты дальнейшего повышения эффективности фермента.


Исследование, проведенное в сотрудничестве с экспертами по компьютерному моделированию из Университета Южной Флориды и Университета Кампинас в Бразилии, показало, что активный фрагмент петазы несколько открыт, в связи с чем он может соединяться не только с природными, но и с искусственными полимерами.


В связи с этим можно сделать вывод, что петаза эволюционировала в среде, обогащенной ПЭТ, чтобы разлагать этот пластик. Попытки модифицировать активное место, которое должно было объяснить действие фермента, привели к повышению ее эффективности. Более того, фермент подтвердил свою эффективность при разложении PEF, который считается потенциальным экологическим заменителем ПЭТ.


Макихан утверждает, что подготовка нового фермента для промышленного применения не должно быть проблемой. Технологический процесс похож на тот, который используется для производства биодеградуальных веществ или биотоплива.


"Можно ожидать, что в ближайшие годы мы будем иметь технологию, которая позволит разложить как PET, так и другие материалы типа PEF, PLA и PBS на базовые компоненты, которые можно будет утилизировать без ущерба для природы", - заключает ученый. Как получить максимальный бонус от бк читай тут .