Os cientistas criaram uma enzima capaz de quebrar os resíduos plásticos mais comuns em nossas vidas, possibilitando a solução de um dos maiores problemas ambientais do mundo: a descoberta resolveu milhões de toneladas de tereftalato de polietileno ( PET) Reciclagem de garrafas plásticas feitas, ou para decompor os resíduos de PET que estão no meio ambiente há centenas de anos.
A imagem mostra que o professor John McGeehan e seus colegas inadvertidamente projetaram uma enzima que é melhor do que as enzimas usadas na natureza para degradar o lixo plástico.
Dr. Gregg Professor John McGeehan Beckham Universidade de Portsmouth e do Departamento de Energia dos EUA Renewable Energy Laboratory (NREL) do conjunto de investigação descobriram recentemente que uma enzima usada para quebrar PET (PETase) estrutura cristalina, e compreendê-la através da informação 3D como ele funciona. no decorrer do estudo, eles inadvertidamente projetado uma enzima que evoluiu na natureza do que o desempenho dos plásticos degradáveis enzima melhor.
Agora, os pesquisadores estão trabalhando em novas melhorias desta enzima, tornando-a sustentável para plásticos decompor dentro da planta. Eles fizeram um grande avanço no estudo da estrutura da enzima nativa, e esta enzima é acreditado reciclagem de resíduos no Japão O centro foi treinado para permitir que as bactérias degradem os plásticos como fonte de alimento.
Na década de 1940, os plásticos PET não demoravam muito tempo na natureza, então a equipe de pesquisa está comprometida em identificar o desenvolvimento de enzimas e melhorá-lo.
O objetivo final do estudo era simplesmente determinar a estrutura das enzimas, mas elas não achavam que estavam indo além e projetaram inesperadamente uma enzima que pudesse degradar melhor os plásticos PET.
McGeehan disse: "Na pesquisa científica básica, a contingência geralmente desempenha um papel importante, então nossa descoberta acidental também é normal".
Embora a melhora seja modesta, essa descoberta acidental sugere que há mais espaço para melhoria dessas enzimas, o que nos deixará mais confiantes em encontrar soluções para a reciclagem dessas pilhas de resíduos plásticos.
A imagem mostra a imagem do microscópio eletrônico do plástico PET degradado por enzima
A equipe de pesquisa pode agora aplicar engenharia de proteínas e técnicas evolutivas para continuar melhorando as enzimas.
Universidade de Portsmouth, Estados Unidos Departamento de Energia Laboratório de Energia Renovável (NREL) e os cientistas diamante Fonte de Luz do Reino Unido a trabalhar juntos, usando a luz solar brilhante do que 10 bilhões de vezes por feixe de raios-X síncrotron para um microscópio para observar átomos individuais.
A imagem mostra Benjamin Luethi no controlo da linha de luz I23 diamante Fonte de Luz, que desempenhou um papel importante na descoberta da enzima em
Use seu modelo 3D de ultra-alta resolução para gerar enzimas PETASE precisas usando a linha de feixe I23 em seu laboratório mais recente.
Professor McGeehan disse: "Diamond Light Source criou recentemente uma das mais avançadas linhas de raios X do mundo. Com este dispositivo podemos ver a estrutura atômica 3D do PETase de uma maneira incrível. A operação interna do catalisador nos fornece um projeto para projetar enzimas mais rápidas e eficientes.
A enzima PETase evolutiva é melhor que a enzima PETase nativa
Com a ajuda de cientistas de modelagem computacional da Universidade do Sul da Flórida e da Universidade de Campinas, a equipe descobriu que a enzima PETase parece ser muito semelhante à cutinase, mas a enzima PETase tem algumas características incomuns, incluindo locais ativos mais abertos. , Pode adaptar-se a polímeros artificiais e não apenas a polímeros naturais Estas diferenças indicam que as enzimas PETase podem ter evoluído em plásticos contendo PET para degradar os plásticos PET. Para testar essa hipótese, os pesquisadores mutaram o sítio ativo da enzima PETase para torná-la mais parecida com a cutinase.
Pesquisadores descobriram inesperadamente que a enzima PETase evoluída é melhor do que enzimas de PETase nativas na degradação de plásticos PET.
Vale a pena notar que esta enzima também pode degradar o plástico éster de polietilenoglicol (PEF) do ácido dicarboxílico de furose, que também é considerado como um substituto para as garrafas de cerveja de vidro como substituto biológico dos plásticos PET.
O estudo foi financiado pela Universidade de Portsmouth, pelo Laboratório de Energia Renovável do Departamento de Energia dos EUA (NREL) e pelo Conselho de Pesquisa em Biotecnologia e Ciências Biológicas (BBSRC).