دانشمندان یک پلیمراز جدید اختراع می کنند تا پلاستیک های زائد را در عرض چند روز تخریب کند

دانشمندان از Pac-Man الهام گرفتند و یک "کوکتل" پلاستیکی خوار اختراع کردند که ممکن است به از بین بردن زباله های پلاستیکی کمک کند.

این ماده از دو آنزیم PETase و MHETase تولید شده توسط باکتری به نام Ideonella sakaiensis تشکیل شده است که از بطری های پلاستیکی تغذیه می کند.

برخلاف تخریب طبیعی که صدها سال به طول می انجامد ، این آنزیم فوق العاده می تواند پلاستیک را ظرف چند روز به "اجزای" اصلی خود تبدیل کند.

این دو آنزیم با هم کار می کنند ، مانند "دو Pac-Man که توسط یک رشته به هم متصل شده اند" که یک توپ میان وعده را می جوید.

این آنزیم فوق العاده جدید 6 برابر سریعتر از آنزیم اصلی PETase که در سال 2018 کشف شده ، هضم می کند.

هدف آن پلی اتیلن ترفتالات (PET) ، متداول ترین ترموپلاستیک مورد استفاده برای ساخت بطری های یکبار مصرف نوشیدنی ، لباس و فرش است ، که تجزیه آنها در محیط صدها سال طول می کشد.

پروفسور جان مک گیهان از دانشگاه پورتسموث به خبرگزاری PA گفت که در حال حاضر ، ما این منابع اساسی را از منابع فسیلی مانند نفت و گاز طبیعی به دست می آوریم. این واقعاً پایدار نیست.

وی افزود: "اما اگر بتوانیم آنزیم هایی را به زباله های پلاستیك اضافه كنیم ، می توانیم آنها را ظرف چند روز تجزیه كنیم."

در سال 2018 ، پروفسور مک گیهان و تیمش با یک نسخه اصلاح شده از آنزیمی به نام PETase برخورد کردند که فقط در عرض چند روز می تواند پلاستیک را تجزیه کند.

در مطالعه جدید خود ، تیم تحقیقاتی PETase را با آنزیم دیگری به نام MHETase مخلوط کردند و دریافتند که "قابلیت هضم بطری های پلاستیکی تقریباً دو برابر شده است".

سپس ، محققان از مهندسی ژنتیک استفاده کردند تا این دو آنزیم را در آزمایشگاه بهم پیوند دهند ، درست مانند "اتصال دو Pac-Man با طناب".

"PETase سطح پلاستیک را فرسایش می دهد و MHETase بیشتر برش می خورد ، بنابراین ببینید آیا می توانیم از آنها برای تقلید از وضعیت در طبیعت استفاده کنیم ، طبیعی به نظر می رسد." پروفسور مک گیهان گفت.

"اولین آزمایش ما نشان داد که آنها عملکرد بهتری دارند و ما تصمیم گرفتیم که آنها را به هم متصل کنیم."

"ما بسیار خوشحالیم که می بینیم آنزیم کایمریک جدید ما سه برابر سریعتر از آنزیم ایزوله تکامل یافته طبیعی است که مسیرهای جدیدی را برای پیشرفت بیشتر می گشاید."

پروفسور مک گیهان همچنین از منبع نور الماس ، سنکروترون واقع در آکسفوردشایر استفاده کرد. از یک اشعه ایکس قدرتمند 10 میلیارد برابر درخشان تر از خورشید به عنوان میکروسکوپ استفاده می کند ، قدرت کافی برای دیدن اتمهای منفرد.

این امر به تیم تحقیقاتی این امکان را داد تا ساختار سه بعدی آنزیم MHETase را تعیین کرده و طرح اولیه مولکولی را برای شروع طراحی سیستم آنزیمی سریعتر به آنها ارائه دهد.

علاوه بر PET ، از این آنزیم فوق العاده می توان برای PEF (پلی اتیلن فورانات) ، بیو پلاستیک پایه قند نیز استفاده کرد که برای بطری های آبجو استفاده می شود ، اگرچه نمی تواند انواع دیگر پلاستیک ها را تجزیه کند.

این تیم در حال حاضر به دنبال راه هایی برای تسریع بیشتر روند تجزیه است تا بتوان از این فناوری برای اهداف تجاری استفاده كرد.

پروفسور مک گیهان گفت: "هرچه آنزیم ها سریعتر تولید شوند ، پلاستیک ها سریعتر تجزیه می شوند و از نظر تجاری نیز ماندگاری بالاتری دارد."

این تحقیق در مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم منتشر شده است.