Ученые разработали фермент, который может разрушить самые распространенные пластиковые отходы в нашей жизни, позволяя решить одну из самых больших экологических проблем в мире. Открытие разрешило миллионы тонн полиэтилентерефталата ( ПЭТ) Переработка пластиковых бутылок или разложение отходов ПЭТ, которые были в окружающей среде в течение сотен лет.
На рисунке показано, что профессор Джон МакГихан и его коллеги непреднамеренно разработали фермент, который лучше, чем ферменты, используемые в природе для разрушения пластиковых отходов.
Профессор Джон МакГихан из Университета Портсмута и доктор Грегг Бекхэм из Лаборатории возобновляемой энергии Министерства энергетики США (NREL) изучили кристаллическую структуру недавно обнаруженного фермента (PETase), используемого для деградации ПЭТ, и узнали об этом через трехмерную информацию. Как это работает. В ходе исследования они непреднамеренно разработали фермент, который работает лучше, чем ферменты, которые развивались в природе, чтобы разрушить пластики.
В настоящее время исследователи работают над улучшением этого фермента и делают его устойчивым для разложения пластмасс на фабриках. Они сделали прорыв в изучении структуры природных ферментов и считают этот фермент в качестве восстановления отходов в Японии. Центр был обучен, чтобы позволить бактериям разрушать пластики в качестве источника пищи.
В 1940-х годах ПЭТ-пластики не занимали много времени, поэтому исследовательская группа стремится идентифицировать развитие ферментов и улучшить ее.
Конечной целью исследования было только определение структуры ферментов, но они никогда не думали, что они пойдут дальше и неожиданно разработали фермент, который мог бы лучше ухудшить ПЭТ-пластику.
МакГихан сказал: «В фундаментальных научных исследованиях случайная игра часто играет важную роль, поэтому наше случайное открытие также является нормальным».
Несмотря на то, что улучшение является скромным, это случайное открытие говорит о том, что есть больше возможностей для улучшения этих ферментов, что сделает нас более уверенными в поиске решений для переработки этих грудов отходов пластиковых отходов.
На снимке изображен электронно-микроскопический вид ПЭТ-пластика, деградировавшего фермент
Теперь команда может использовать белок инженерные методы, чтобы продолжать совершенствовать и развивать ферменты.
Портсмутский университет, Министерство энергетики США лаборатория возобновляемой энергии (NREL) и ученых Алмазный источник света Великобритании работать вместе, используя солнечный свет ярче, чем 10 миллиардов раз синхротронного рентгеновского луча для микроскопа наблюдать отдельные атомы.
На рисунке изображен Бенджамин Лють в проверке I23 Алмазного экспериментальной станции источника синхротронного излучения источника света, он играет важную роль в открытии фермента в
I23, используя их экспериментальную станцию источника синхротронного излучения последней лабораторию генерировать точную PETase фермент использует 3D модель ультра-высокое разрешение.
Профессор МакГихан сказал: «Diamond Light Source недавно создал одну из самых современных линий лучей рентгеновского излучения в мире. Благодаря этому устройству мы можем увидеть 3D-атомную структуру PETase невероятным образом. Внутренняя работа катализатора дает нам план разработки более быстрых и эффективных ферментов.
Эволюционный фермент PETase лучше, чем собственный фермент PETase
С помощью специалистов по компьютерному моделированию в Университете Южной Флориды и Университета Кампинас, Бразилия, команда обнаружила, что фермент PETase, по-видимому, очень похож на кутиназу, но фермент PETase обладает некоторыми необычными свойствами, включая более открытые активные сайты. , Могут адаптироваться к искусственным полимерам, а не только к природным полимерам. Эти различия указывают на то, что ферменты PETase, возможно, эволюционировали в ПЭТ-содержащих пластиках, чтобы разрушить ПЭТ-пластики. Чтобы проверить эту гипотезу, исследователи мутировали активный сайт фермента PETase, чтобы сделать его более похожим на кутиназу.
Исследователи неожиданно обнаружили, что развитый фермент PETase лучше, чем природные ферменты PETase, разрушающие ПЭТ-пластики.
Следует отметить, что этот фермент может также деградировать полиэтиленгликолевый сложный эфир фурокс-дикарбоновой кислоты (PEF), который также считается заменой стеклянных пивных бутылок в качестве биологического заменителя ПЭТ-пластиков.
Исследование финансировалось Университетом Портсмута, Лабораторией возобновляемых источников энергии Министерства энергетики США (NREL) и Исследовательским советом по биотехнологии и биологическим наукам (BBSRC).