Các nhà khoa học đã tạo ra một loại enzyme có thể tăng tốc độ phân hủy nhựa lên 6 lần. Một loại enzyme được tìm thấy trong vi khuẩn nhà rác chuyên ăn các loại chai nhựa đã được sử dụng kết hợp với PETase để đẩy nhanh quá trình phân hủy nhựa.
Hoạt động gấp ba lần siêu enzyme
Nhóm nghiên cứu đã thiết kế một loại enzyme PETase tự nhiên trong phòng thí nghiệm, có thể tăng tốc độ phân hủy PET lên khoảng 20%. Giờ đây, cùng một nhóm xuyên Đại Tây Dương đã kết hợp PETase và "đối tác" của nó (enzyme thứ hai được gọi là MHETase) để tạo ra những cải tiến lớn hơn nữa: chỉ cần trộn PETase với MHETase có thể tăng tốc độ phân hủy PET lên gấp đôi và thiết kế kết nối giữa hai enzyme để tạo ra một "siêu enzym" tăng gấp ba lần hoạt động này.
Nhóm nghiên cứu được dẫn đầu bởi nhà khoa học thiết kế PETase, Giáo sư John McGeehan, giám đốc Trung tâm Đổi mới Enzyme (CEI) tại Đại học Portsmouth, và Tiến sĩ Gregg Beckham, một nhà nghiên cứu cấp cao tại Phòng thí nghiệm Năng lượng Tái tạo Quốc gia (NREL). Tại Hoa Kỳ.
Giáo sư McKeehan cho biết: Greg và tôi đang nói về cách PETase ăn mòn bề mặt của nhựa và MHETase tiếp tục cắt nhỏ nó, vì vậy điều tự nhiên là chúng ta có thể sử dụng chúng cùng nhau để bắt chước những gì xảy ra trong tự nhiên hay không. "
Hai enzym hoạt động cùng nhau
Các thí nghiệm ban đầu cho thấy các enzym này thực sự có thể hoạt động tốt hơn với nhau, vì vậy các nhà nghiên cứu quyết định cố gắng kết nối chúng về mặt vật lý, giống như kết nối hai Pac-Man bằng một sợi dây.
"Rất nhiều công việc đã được thực hiện ở cả hai bờ Đại Tây Dương, nhưng rất đáng để nỗ lực - chúng tôi rất vui khi thấy rằng enzyme chimeric mới của chúng tôi nhanh hơn gấp ba lần so với enzyme độc lập tiến hóa tự nhiên, mở ra con đường mới để phát triển và cải tiến. " McGeehan tiếp tục.
Cả PETase và MHETase-PETase mới được kết hợp đều có thể hoạt động bằng cách tiêu hóa nhựa PET và khôi phục nó về cấu trúc ban đầu. Bằng cách này, nhựa có thể được sản xuất và tái sử dụng vô tận, do đó giảm sự phụ thuộc của chúng ta vào các nguồn tài nguyên hóa thạch như dầu mỏ và khí đốt tự nhiên.
Giáo sư McKeehan đã sử dụng một synctron ở Oxfordshire, sử dụng tia X, mạnh hơn mặt trời 10 tỷ lần, làm kính hiển vi, đủ để quan sát từng nguyên tử. Điều này cho phép nhóm nghiên cứu giải quyết cấu trúc 3D của enzyme MHETase, từ đó cung cấp cho họ bản thiết kế phân tử để bắt đầu thiết kế các hệ thống enzyme nhanh hơn.
Nghiên cứu mới này kết hợp các phương pháp cấu trúc, tính toán, sinh hóa và tin sinh học để tiết lộ sự hiểu biết phân tử về cấu trúc và chức năng của nó. Nghiên cứu này là một nỗ lực rất lớn của đội ngũ các nhà khoa học thuộc mọi giai đoạn nghề nghiệp.
