นักวิทยาศาสตร์สร้างเอนไซม์จากธรรมชาติที่สามารถเร่งการสลายตัวของพลาสติกได้ถึงหกเท่า

นักวิทยาศาสตร์ได้สร้างเอนไซม์ที่สามารถเพิ่มอัตราการสลายตัวของพลาสติกได้ถึงหกเท่า เอนไซม์ที่พบในแบคทีเรียในบ้านขยะที่กินอาหารขวดพลาสติกถูกนำมาใช้ร่วมกับ PETase เพื่อเร่งการสลายตัวของพลาสติก



สามเท่าของการทำงานของซูเปอร์เอนไซม์

ทีมงานได้ออกแบบเอนไซม์ PETase ตามธรรมชาติในห้องปฏิบัติการซึ่งสามารถเร่งการสลายตัวของ PET ได้ประมาณ 20% ตอนนี้ทีมข้ามมหาสมุทรแอตแลนติกเดียวกันได้รวม PETase และ "พันธมิตร" (เอนไซม์ตัวที่สองเรียกว่า MHETase) เพื่อให้เกิดการปรับปรุงที่ดียิ่งขึ้น: เพียงผสม PETase กับ MHETase ก็สามารถเพิ่มอัตราการสลายตัวของ PET ได้เป็นสองเท่าและออกแบบการเชื่อมต่อระหว่างเอนไซม์ทั้งสอง เพื่อสร้าง "ซูเปอร์เอนไซม์" ที่เพิ่มกิจกรรมนี้เป็นสามเท่า

ทีมนี้นำโดยนักวิทยาศาสตร์ที่ออกแบบ PETase ศาสตราจารย์ John McGeehan ผู้อำนวยการศูนย์นวัตกรรมเอนไซม์ (CEI) ที่มหาวิทยาลัย Portsmouth และดร. Gregg Beckham นักวิจัยอาวุโสของ National Renewable Energy Laboratory (NREL) ในสหรัฐอเมริกา.

ศาสตราจารย์ McKeehan กล่าวว่า: Greg และฉันกำลังพูดถึงว่า PETase กัดเซาะพื้นผิวของพลาสติกอย่างไรและ MHETase จะทำลายมันเพิ่มเติมดังนั้นจึงเป็นเรื่องปกติที่จะดูว่าเราสามารถใช้ร่วมกันเพื่อเลียนแบบสิ่งที่เกิดขึ้นในธรรมชาติได้หรือไม่ "

เอนไซม์สองชนิดทำงานร่วมกัน

การทดลองครั้งแรกแสดงให้เห็นว่าเอนไซม์เหล่านี้สามารถทำงานร่วมกันได้ดีขึ้นดังนั้นนักวิจัยจึงตัดสินใจที่จะพยายามเชื่อมต่อพวกมันทางร่างกายเช่นเดียวกับการเชื่อมต่อ Pac-Man สองตัวด้วยเชือก

"มีการทำงานมากมายในทั้งสองฝั่งของมหาสมุทรแอตแลนติก แต่ก็คุ้มค่ากับความพยายาม - เรายินดีที่เห็นว่าเอนไซม์ไคเมอริกใหม่ของเราเร็วกว่าเอนไซม์อิสระที่มีวิวัฒนาการตามธรรมชาติถึงสามเท่าซึ่งเป็นการเปิดช่องทางใหม่สำหรับการพัฒนาต่อไป และการปรับปรุง” McGeehan กล่าวต่อ

ทั้ง PETase และ MHETase-PETase ที่รวมกันใหม่สามารถทำงานได้โดยการย่อยพลาสติก PET และนำกลับสู่โครงสร้างเดิม ด้วยวิธีนี้พลาสติกสามารถผลิตและนำกลับมาใช้ได้อย่างไม่มีที่สิ้นสุดซึ่งจะช่วยลดการพึ่งพาทรัพยากรจากฟอสซิลเช่นน้ำมันและก๊าซธรรมชาติ

ศาสตราจารย์แมคคีฮานใช้ซินโครตรอนในอ็อกซ์ฟอร์ดเชียร์ซึ่งใช้รังสีเอกซ์ซึ่งมีความแรงกว่าดวงอาทิตย์ถึง 10 พันล้านเท่าเป็นกล้องจุลทรรศน์เพียงพอที่จะสังเกตเห็นอะตอมแต่ละตัวได้ สิ่งนี้ทำให้ทีมวิจัยสามารถแก้ปัญหาโครงสร้าง 3 มิติของเอนไซม์ MHETase ได้ดังนั้นจึงมีพิมพ์เขียวโมเลกุลเพื่อเริ่มออกแบบระบบเอนไซม์ที่เร็วขึ้น

งานวิจัยใหม่นี้ผสมผสานวิธีการทางโครงสร้างการคำนวณทางชีวเคมีและชีวสารสนเทศเพื่อเปิดเผยความเข้าใจในระดับโมเลกุลเกี่ยวกับโครงสร้างและหน้าที่ของมัน งานวิจัยนี้เป็นความพยายามของทีมงานขนาดใหญ่ที่เกี่ยวข้องกับนักวิทยาศาสตร์ในทุกช่วงอาชีพ