Wissenschaftler haben ein Enzym entwickelt, das die Geschwindigkeit der plastischen Zersetzung um das Sechsfache erhöhen kann. Ein Enzym, das in Müllhausbakterien gefunden wird, die sich von Plastikflaschendiäten ernähren, wurde in Kombination mit PETase verwendet, um die Zersetzung von Plastik zu beschleunigen.
Dreifache Aktivität des Superenzyms
Das Team entwickelte im Labor ein natürliches PETase-Enzym, das die Zersetzung von PET um etwa 20% beschleunigen kann. Jetzt hat dasselbe transatlantische Team PETase und seinen "Partner" (das zweite Enzym namens MHETase) kombiniert, um noch größere Verbesserungen zu erzielen: Durch einfaches Mischen von PETase mit MHETase kann die Geschwindigkeit der PET-Zersetzung erhöht werden. Verdoppeln Sie diese und entwerfen Sie die Verbindung zwischen den beiden Enzymen ein "Superenzym" zu schaffen, das diese Aktivität verdreifacht.
Das Team wird von dem Wissenschaftler, der PETase entworfen hat, Professor John McGeehan, Direktor des Zentrums für Enzyminnovation (CEI) an der Universität von Portsmouth, und Dr. Gregg Beckham, einem leitenden Forscher am National Renewable Energy Laboratory (NREL), geleitet. In den USA.
Professor McKeehan sagte: Greg und ich sprechen darüber, wie PETase die Oberfläche von Kunststoff erodiert, und MHETase zerkleinert sie weiter. Es ist also natürlich zu sehen, ob wir sie zusammen verwenden können, um nachzuahmen, was in der Natur passiert. ""
Zwei Enzyme arbeiten zusammen
Erste Experimente zeigten, dass diese Enzyme tatsächlich besser zusammenarbeiten können. Daher beschlossen die Forscher, sie physikalisch zu verbinden, genau wie zwei Pac-Man mit einem Seil.
"Auf beiden Seiten des Atlantiks wurde viel Arbeit geleistet, aber die Mühe lohnt sich. Wir freuen uns, dass unser neues chimäres Enzym dreimal schneller ist als das natürlich entwickelte unabhängige Enzym, was neue Wege für die weitere Entwicklung eröffnet und Verbesserung. " McGeehan fuhr fort.
Sowohl PETase als auch die neu kombinierte MHETase-PETase können PET-Kunststoff verdauen und seine ursprüngliche Struktur wiederherstellen. Auf diese Weise können Kunststoffe endlos hergestellt und wiederverwendet werden, wodurch unsere Abhängigkeit von fossilen Ressourcen wie Öl und Erdgas verringert wird.
Professor McKeehan verwendete in Oxfordshire ein Synchrotron, das Röntgenstrahlen, die 10 Milliarden Mal stärker als die Sonne sind, als Mikroskop verwendet, um einzelne Atome zu beobachten. Dies ermöglichte es dem Forscherteam, die 3D-Struktur des MHETase-Enzyms zu lösen und ihnen so einen molekularen Entwurf zu liefern, mit dem sie beginnen können, schnellere Enzymsysteme zu entwerfen.
Diese neue Forschung kombiniert strukturelle, rechnergestützte, biochemische und bioinformatische Methoden, um das molekulare Verständnis ihrer Struktur und Funktion aufzudecken. Diese Forschung ist eine enorme Teamleistung, an der Wissenschaftler aller Karrierestufen beteiligt sind.
