მეცნიერები ახალ პოლიმერაზას იგონებენ, რომ ნარჩენების პლასტმასის დეგრადაცია მოხდეს მხოლოდ რამდენიმე დ

მეცნიერებმა შთააგონა Pac-Man- მა და გამოიგონეს პლასტმასის საჭმელის "კოქტეილი", რამაც შეიძლება ხელი შეუწყოს პლასტმასის ნარჩენების აღმოფხვრას.

იგი შედგება ორი ფერმენტისგან - PETase და MHETase, წარმოებული ბაქტერიებისგან, სახელად Ideonella sakaiensis, რომელიც იკვებება პლასტმასის ბოთლებით.

ბუნებრივი დეგრადაციისგან განსხვავებით, რომელსაც ასობით წელი სჭირდება, ამ სუპერ ფერმენტს შეუძლია პლასტმასის ორიგინალურ „კომპონენტებად“ გადაკეთება რამდენიმე დღის განმავლობაში.

ეს ორი ფერმენტი ერთად მუშაობს, მაგალითად, "ორი Pac-Man, რომლებიც დაკავშირებულია სიმებით", ღეჭავს საჭმლის ბურთს.

ეს ახალი სუპერ ფერმენტი 6 ჯერ უფრო სწრაფად ითვისებს პლასტმასს, ვიდრე ორიგინალური PETase ფერმენტი, რომელიც 2018 წელს აღმოაჩინეს.

მისი მიზანია პოლიეთილენის ტერეფალატი (PET), ყველაზე გავრცელებული თერმოპლასტიკი, რომელიც გამოიყენება ერთჯერადი სასმელის ბოთლების, ტანსაცმლისა და ხალიჩების დასამზადებლად, რომელთა გარემოს დაშლას ჩვეულებრივ ასობით წელი სჭირდება.

პორტსმუთის უნივერსიტეტის პროფესორმა ჯონ მაკგიანმა განუცხადა PA სააგენტოს, რომ ამჟამად ჩვენ ამ ძირითად რესურსებს ვიპოვებთ წიაღისეული რესურსებიდან, როგორიცაა ნავთობი და ბუნებრივი გაზი. ეს მართლაც არამდგრადია.

”მაგრამ თუ შეგვიძლია დავამატოთ ფერმენტები პლასტმასის ნარჩენებში, მისი დაშლა შეგვიძლია რამდენიმე დღეში”.

2018 წელს პროფესორი მაკგეჰანი და მისი გუნდი წააწყდნენ ფერმენტის მოდიფიცირებულ ვერსიას, სახელად PETase, რომელსაც პლასტმასის დაშლა შეუძლია მხოლოდ რამდენიმე დღეში.

მათ ახალ კვლევაში, მკვლევარებმა შერეეს PETase სხვა ფერმენტთან, სახელწოდებით MHETase, და აღმოაჩინეს, რომ "პლასტმასის ბოთლების ასათვისებელი თვისება თითქმის გაორმაგდა".

ამის შემდეგ, მკვლევარებმა გამოიყენეს გენეტიკური ინჟინერია ამ ორი ფერმენტის ლაბორატორიაში დასაკავშირებლად, ისევე როგორც ”ორი Pac-Man- ს თოკთან დაკავშირება”.

”PETase გაანადგურებს პლასტმასის ზედაპირს და MHETase კიდევ უფრო გაჭრის, ასე რომ, ვნახავთ, შეგვიძლია თუ არა მათი გამოყენება ბუნებაში არსებული სიტუაციის იმიტაციისთვის, ეს ბუნებრივია.” პროფესორმა მაკგიჰენმა თქვა.

”ჩვენმა პირველმა ექსპერიმენტმა აჩვენა, რომ ისინი უკეთესად მუშაობენ ერთად, ამიტომ ჩვენ გადავწყვიტეთ, რომ მათ ერთმანეთთან დავკავშირებოდით.”

”ჩვენ ძალიან სასიხარულოა, რომ ჩვენი ახალი ქიმერული ფერმენტი სამჯერ უფრო სწრაფია, ვიდრე ბუნებრივად განვითარებული იზოლირებული ფერმენტი, რომელიც ხსნის ახალ გზებს შემდგომი გაუმჯობესებისთვის.”

პროფესორმა მაკგიჰენმა ასევე გამოიყენა ბრილიანტის სინათლის წყარო, სინქროტრონი, რომელიც ოქსფორდშირში მდებარეობს. იგი იყენებს მძლავრ რენტგენს, ვიდრე მზე 10 მილიარდჯერ ნათელია, როგორც მიკროსკოპი, რომელიც საკმარისად ძლიერია ინდივიდუალური ატომების სანახავად.

ამან კვლევითი ჯგუფის საშუალებით დაადგინეს MHETase ფერმენტის სამგანზომილებიანი სტრუქტურა და მიაწოდონ მათ მოლეკულური გეგმა, რათა დაიწყონ უფრო სწრაფი ფერმენტული სისტემის შემუშავება.

PET- ის გარდა, ეს სუპერ ფერმენტი შეიძლება გამოყენებულ იქნას PEF- ის (პოლიეთილენურ ფურანატის )თვისაც, შაქარზე დაფუძნებული ბიოპლასტიკისთვის, რომელიც გამოიყენება ლუდის ბოთლებისთვის, თუმცა მას არ შეუძლია სხვა სახის პლასტმასის დაშლა.

გუნდი ამჟამად ეძებს დაშლის პროცესის კიდევ უფრო დაჩქარებას, რათა ტექნოლოგია გამოყენებული იქნას კომერციული მიზნებისთვის.

”რაც უფრო სწრაფად ვამზადებთ ფერმენტებს, მით უფრო სწრაფად ვშლით პლასტმასებს და მით უფრო მაღალია მისი კომერციული სიცოცხლისუნარიანობა”, - თქვა პროფესორმა მაკგიჰენმა.

ეს კვლევა გამოქვეყნდა მეცნიერებათა ეროვნული აკადემიის შრომებში.