کشف آنزیم جدید جهشی دیگر به سمت حل کردن زباله های پلاستیکی

26 مارس 2022 -اعتبار- RITA CLARE / دانشگاه ایالتی مونتانا

دانشمندانی که پیشگام در استفاده از آنزیم‌ها برای خوردن پلاستیک بودند، گام بعدی مهمی در توسعه راه‌حل‌های مبتنی بر طبیعت برای بحران جهانی پلاستیک برداشته‌اند.آنها آنزیمی را مشخص کرده اند که ظرفیت قابل توجهی در تجزیه ترفتالات (TPA) دارد – یکی از بلوک های شیمیایی پلی اتیلن ترفتالات (PET) پلاستیک، که برای ساخت بطری های نوشیدنی یکبار مصرف، لباس و فرش استفاده می شود.

این تحقیق توسط پروفسور جن دوبویس از دانشگاه ایالتی مونتانا و پروفسور جان مک گیهان از دانشگاه پورتسموث در انگلستان انجام شد.

در سال 2018، مک گیهان تیم بین المللی را رهبری کرد که یک آنزیم طبیعی را مهندسی کرد که می توانست پلاستیک PET را تجزیه کند. آنزیم ها PETase و MHETase پلیمر PET را به بلوک های سازنده شیمیایی اتیلن گلیکول و TPA می شکنند.

این تحقیق جدید که در نشریه بررسی شده، Proceedings of the National Academy of Sciences منتشر شده است، مراحل بعدی را به ویژه برای مدیریت TPA شرح می دهد.

پروفسور دوبوآس گفت: «در حالی که اتیلن گلیکول یک ماده شیمیایی با کاربردهای فراوان است – برای مثال بخشی از ضد یخ است که در خودرو مصرف میشود – TPA کاربردهای زیادی خارج از PET ندارد و همچنین چیزی نیست که حتی اکثر باکتری ها بتوانند آن را هضم کنند.  با این حال، تیم پورتسموث فاش کرد که آنزیمی از باکتری های مصرف کننده PET TPA را  تشخیص می دهد.

سپس تیم او در MSU نشان داد که این آنزیم به نام TPADO، TPA و تقریباً تنها TPA را با «کارایی شگفت‌انگیز» تجزیه می‌کند.

پروفسور مک گیهان که مدیر مرکز نوآوری آنزیمی دانشگاه پورتسموث است، می گوید: «چند سال گذشته شاهد پیشرفت های باورنکردنی در مهندسی آنزیم ها برای تجزیه پلاستیک PET به بلوک های سازنده آن بوده ایم.

این کار یک مرحله فراتر می رود و به اولین آنزیم در یک آبشار می پردازد که می تواند آن بلوک های سازنده را به مولکول های ساده تر تجزیه کند. اینها سپس می توانند توسط باکتری ها برای تولید مواد شیمیایی و مواد پایدار مورد استفاده قرار گیرند، که برای تولید محصولات ارزشمند از زباله های پلاستیکی ضروری است.

آنها با استفاده از یک اشعه ایکس قدرتمند توانستند ساختار سه بعدی دقیقی از آنزیم TPADO ایجاد کنند که نشان می دهد چگونه این واکنش حیاتی را انجام می دهد.

مک‌گیهان می‌گوید: «این طرحی را در اختیار محققان قرار می‌دهد تا نسخه‌های سریع‌تر و کارآمدتر این آنزیم پیچیده را مهندسی کنند.با تولید بیش از 400 میلیون تن زباله پلاستیکی در سال، امید است که این کار بتواند راه را برای بهبود آنزیم های باکتریایی مانند TPADO باز کند. این به مقابله با چالش آلودگی پلاستیکی و توسعه سیستم‌های بیولوژیکی کمک می‌کند که می‌توانند زباله‌های پلاستیکی را به طور طبیعی به محصولات ارزشمند تبدیل کنند.

این مطالعه به عنوان بخشی از کنسرسیوم BOTTLE، یک همکاری بین‌المللی بین ایالات متحده و بریتانیا انجام شد که محققان را از طیف گسترده‌ای از حوزه‌های علمی برای مقابله با بازیافت پلاستیک و بازیافت مجدد گرد هم می‌آورد.