Еще в 2018 году ученые из Японии сделали ключевое открытие - бактерию, которая естественным образом любит ПЭТ-пластик. Это открыло перспективу недорогого решения некоторых из наиболее распространенных форм пластикового загрязнения, и теперь ученые использовали эту бактерию в качестве основы для недавно разработанного «суперфермента», который может переваривать пластиковые отходы в шесть раз быстрее.
Бактерия, известная как Ideonella sakaiensis, открытая учеными Киотского технологического института пару лет назад, показала замечательную способность использовать полиэтилентерефталат (ПЭТ) в качестве источника энергии. Эти материалы используются для создания всего, от газировки до бутылочек с шампунем, которые ежегодно производятся сотнями миллионов тонн, и команда была взволнована, обнаружив, что бактерия может полностью разрушить это в течение нескольких недель.
Было обнаружено, что бактерия делает это с помощью пары ферментов, один из которых, названный PETase, вскоре был разработан в лаборатории исследователями из Портсмутского университета и Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL), чтобы разрушать ПЭТ примерно на 20 процентов быстрее, чем было изначально. Теперь той же команде удалось объединить его с ферментом-партнером, называемым MHETase, чтобы еще больше повысить скорость пищеварения.
Ученые достигли этого, сначала изучив атомную структуру ферментов с помощью синхротрона, который использует рентгеновские лучи в 10 миллиардов раз ярче Солнца. Это служит микроскопом, позволяющим команде рассмотреть и объяснить их трехмерную структуру и использовать эти идеи для создания связей между двумя ферментами. Простое объединение двух ферментов удвоило скорость разложения пластика, но создание специальных связей между ними привело к появлению «суперфермента», который снова увеличил скорость разложения пластика еще в три раза.
«Наши первые эксперименты показали, что они действительно лучше работали вместе, поэтому мы решили попытаться физически связать их, как двух Пакманов, соединенных веревкой», - говорит профессор Портсмутского университета Джон МакГихан. «По обе стороны Атлантики потребовалась большая работа, но она того стоила - мы были рады видеть, что наш новый химерный фермент в три раза быстрее, чем отдельные ферменты, полученные естественным путем, что открывает новые возможности для дальнейшего развития и улучшения»..
Как и его предшественники, новый суперфермент переваривает пластик из ПЭТ и возвращает материал в его исходные строительные блоки, а это означает, что этот метод можно использовать как часть бесконечного цикла переработки. Исходный фермент не мог делать это достаточно быстро, чтобы учесть огромное количество отходов ПЭТ, образующихся по всему миру каждый год, поэтому создание модифицированной версии, которая увеличивает скорость в шесть раз, рассматривается как значительный шаг вперед.
Исследование было опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America.
Источник: University of Portsmouth
