Die Wissenschaftler ließen sich von Pac-Man inspirieren und erfanden einen plastikfressenden "Cocktail", der dazu beitragen kann, Plastikmüll zu beseitigen.
Es besteht aus zwei Enzymen - PETase und MHETase -, die von einem Bakterium namens Ideonella sakaiensis produziert werden, das sich von Plastikflaschen ernährt.
Im Gegensatz zum natürlichen Abbau, der Hunderte von Jahren dauert, kann dieses Superenzym Kunststoff innerhalb weniger Tage in seine ursprünglichen "Komponenten" umwandeln.
Diese beiden Enzyme arbeiten zusammen, wie "zwei Pac-Man, die durch eine Schnur verbunden sind", die auf einem Snackball kauen.
Dieses neue Superenzym verdaut Kunststoff sechsmal schneller als das ursprüngliche PETase-Enzym, das 2018 entdeckt wurde.
Das Ziel ist Polyethylenterephthalat (PET), der am häufigsten verwendete Thermoplast zur Herstellung von Einweggetränkeflaschen, -kleidung und -teppichen, deren Zersetzung in der Umwelt normalerweise Hunderte von Jahren dauert.
Professor John McGeehan von der University of Portsmouth sagte der Nachrichtenagentur PA, dass wir diese grundlegenden Ressourcen derzeit aus fossilen Ressourcen wie Öl und Erdgas beziehen. Dies ist in der Tat nicht nachhaltig.
"Aber wenn wir dem Kunststoffabfall Enzyme hinzufügen können, können wir ihn in wenigen Tagen abbauen."
Im Jahr 2018 stießen Professor McGeehan und sein Team auf eine modifizierte Version eines Enzyms namens PETase, das Plastik in nur wenigen Tagen abbauen kann.
In ihrer neuen Studie mischte das Forscherteam PETase mit einem anderen Enzym namens MHETase und stellte fest, dass sich "die Verdaulichkeit von Plastikflaschen fast verdoppelt hat".
Dann verwendeten die Forscher Gentechnik, um diese beiden Enzyme im Labor miteinander zu verbinden, genau wie "zwei Pac-Man mit einem Seil verbinden".
"PETase wird die Oberfläche des Kunststoffs erodieren und MHETase wird weiter schneiden. Sehen Sie also, ob wir sie zusammen verwenden können, um die Situation in der Natur nachzuahmen. Es scheint natürlich." Professor McGeehan sagte.
"Unser erstes Experiment hat gezeigt, dass sie besser zusammenarbeiten. Deshalb haben wir beschlossen, sie miteinander zu verbinden."
"Wir freuen uns sehr, dass unser neues chimäres Enzym dreimal schneller ist als das natürlich entwickelte Isolatenzym, was neue Möglichkeiten für weitere Verbesserungen eröffnet."
Professor McGeehan verwendete auch die Diamond Light Source, ein Synchrotron in Oxfordshire. Es verwendet ein leistungsstarkes Röntgenbild, das 10 Milliarden Mal heller als die Sonne ist, als Mikroskop, das stark genug ist, um einzelne Atome zu sehen.
Dies ermöglichte es dem Forscherteam, die dreidimensionale Struktur des MHETase-Enzyms zu bestimmen und ihnen einen molekularen Entwurf zu liefern, um mit dem Entwurf eines schnelleren Enzymsystems zu beginnen.
Zusätzlich zu PET kann dieses Superenzym auch für PEF (Polyethylenfuranat) verwendet werden, einen Biokunststoff auf Zuckerbasis, der für Bierflaschen verwendet wird, obwohl es andere Arten von Kunststoffen nicht zersetzen kann.
Das Team sucht derzeit nach Möglichkeiten, den Zersetzungsprozess weiter zu beschleunigen, damit die Technologie für kommerzielle Zwecke verwendet werden kann.
"Je schneller wir Enzyme herstellen, desto schneller zersetzen wir Kunststoffe und desto höher ist ihre wirtschaftliche Lebensfähigkeit", sagte Professor McGeehan.
Diese Forschung wurde in den Proceedings der National Academy of Sciences veröffentlicht.
