Gli scienziati hanno progettato un enzima in grado di abbattere i rifiuti di plastica più comuni nelle nostre vite, rendendo possibile risolvere uno dei più grandi problemi ambientali del mondo.La scoperta ha risolto milioni di tonnellate di polietilene tereftalato ( PET) Riciclaggio di bottiglie di plastica fatte, o per decomporre i rifiuti di PET che si trovano nell'ambiente da centinaia di anni.
L'immagine mostra che il professor John McGeehan e i suoi colleghi hanno inavvertitamente progettato un enzima che è migliore degli enzimi usati in natura per degradare i rifiuti di plastica.
Il dottor Gregg professor John McGeehan Beckham dell'Università di Portsmouth e il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti Renewable Energy Laboratory (NREL) derivanti dalla ricerca congiunta recentemente scoperto che un enzima utilizzato per abbattere PET (PETase) struttura cristallina, e per capire attraverso le informazioni 3D Come funziona Durante il corso dello studio, hanno inavvertitamente progettato un enzima che funziona meglio degli enzimi che si sono evoluti in natura per degradare la plastica.
Ora, i ricercatori stanno lavorando su ulteriori miglioramenti di questo enzima, rendendolo sostenibile per le materie plastiche si decompongono all'interno dello stabilimento. Hanno fatto un importante passo avanti nello studio della struttura dell'enzima nativo, e questo enzima si ritiene il riciclaggio dei rifiuti in Giappone Il centro è stato addestrato per consentire ai batteri di degradare la plastica come fonte di cibo.
Negli anni '40, la plastica PET non impiegò molto tempo in natura, quindi il team di ricerca si è impegnato ad identificare lo sviluppo degli enzimi e migliorarlo.
L'obiettivo finale dello studio era solo quello di determinare la struttura dell'enzima, ma non pensavano che andassero oltre e progettarono accidentalmente un enzima che potrebbe degradare meglio la plastica PET.
McGeehan ha dichiarato: "Nella ricerca scientifica di base, l'accidentale spesso svolge un ruolo importante, quindi anche la nostra scoperta accidentale è normale."
Sebbene il miglioramento sia modesto, questa scoperta accidentale suggerisce che c'è ancora più spazio per il miglioramento di questi enzimi, il che ci renderà più sicuri nel trovare soluzioni per recuperare queste pile di rifiuti di plastica.
L'immagine mostra l'immagine al microscopio elettronico della plastica PET degradata dagli enzimi
Il team di ricerca può ora applicare l'ingegneria proteica e le tecniche evolutive per continuare a migliorare gli enzimi.
L'Università di Portsmouth, il Laboratorio delle energie rinnovabili del Dipartimento degli Stati Uniti (NREL) e gli scienziati della Diamond Light Source del Regno Unito hanno collaborato per osservare un singolo atomo utilizzando un sincrotrone che utilizza un raggio di raggi X che è 10 miliardi di volte più luminoso della luce solare.
La foto mostra Benjamin Luethi che controlla la linea di fascio I23 della Diamond Light Source, che ha svolto un ruolo importante nella scoperta degli enzimi.
Usa il loro modello 3D ad altissima risoluzione per generare enzimi PETase accurati utilizzando la linea del fascio I23 nel loro ultimo laboratorio.
La professoressa McGeehan ha dichiarato: "Diamond Light Source ha recentemente creato una delle più avanzate linee di raggi X al mondo e attraverso questo dispositivo possiamo vedere la struttura atomica 3D di PETase in un modo incredibile. L'operazione interna del catalizzatore ci fornisce un progetto per progettare enzimi più veloci ed efficienti.
L'enzima evolutivo di PETase è migliore dell'enzima nativo di PETase
Nel modello computazionale gli scienziati della University of South Florida e l'Università di Jonas Aiuto Campinas, Brasile, il team di ricerca ha scoperto che PETase cutinase enzima sembra molto simile, ma PETase enzima ha anche alcune caratteristiche insolite, tra cui un sito attivo più aperta , in grado di adattarsi che un polimero naturale polimeri sintetici. queste differenze indicano che, enzimi PETase possono degradare plastica PET contenenti plastica PET e si è evoluto ambiente. Per verificare questa ipotesi, i ricercatori hanno mutato il sito attivo dell'enzima PETase per renderlo più simile alla cutinasi.
I ricercatori hanno scoperto inaspettatamente che l'enzima PETase evoluto è migliore degli enzimi nativi di PETase nelle plastiche PET degradanti.
Vale la pena notare che questo enzima può anche degradare la plastica polietilenglicole-estere (PEF) di acido dicarbossilico furosico, che è anche considerato un sostituto per le bottiglie di birra in vetro come sostituto biologico delle plastiche PET.
Lo studio è stato finanziato dall'Università di Portsmouth, dal Dipartimento per l'energia rinnovabile del Dipartimento degli Stati Uniti (NREL) e dal Consiglio di ricerca sulle scienze biologiche e biologiche (BBSRC).