مهندسی ابرآنزیمی که ضایعات پلاستیکی را سریع‌تر هضم می‌کند

به گزارش پایگاه اینترنتی نیواطلس، محققان ژاپنی در سال ۲۰۱۸ موفق به کشف باکتری شدند که اشتهای طبیعی برای خوردن پلاستیک های PET داشت. این کشف چشم اندازه ابداع یک راه حل کم هزینه را برای برخی از رایج ترین اشکال آلودگی پلاستیکی مطرح کرد.

محققان اکنون از این باکتری به عنوان پایه ای برای ابداع یک «ابرآنزیم» که به تازگی مهندسی شده، استفاده کردند؛ این ابرآنزیم می تواند ضایعات پلاستیکی را شش برابر سریعتر هضم کند.  

این باکتری که به عنوان Ideonella sakaiensis شناخته می شود، ۲ سال پیش توسط محققان «موسسه فناوری کیوتو» در ژاپن کشف شد؛ این باکتری توانایی قابل توجهی در استفاده از پلاستیک های PET به عنوان منبع انرژی خود نشان داد.

پلاستیک های PET موادی هستند که برای ساخت وسایل از بطری های نوشابه تا بطری های شامپو استفاده می شود و سالانه صدها میلیون تن از این پلاستیک تولید می شود. این محققان متوجه شدند که این باکتری می تواند در عرض چند هفته این پلاستیک را کاملا تجزیه کند.

محققان همچنین متوجه شدند که این باکتری تجزیه را از طریق یک جفت آنزیم انجام می دهد که یکی از آنها که PETase نام دارد به سرعت توسط محققان دانشگاه «پورتسموث» و آزمایشگاه ملی انرژی تجدید پذیر (NREL)، به نحوی در آزمایشگاه مهندسی شد که پلاستیک را حدود ۲۰ درصد سریع تر از نمونه اصلی آن تجزیه می کرد.

اکنون همین محققان این آنزیم را با آنزیم شریک خود به نام MHETase ترکیب کردند تا سرعت  تجزیه پلاستیک را بازهم بیشتر افزایش دهند.  

محققان ابتدا با مطالعه ساختار اتمی این آنزیم ها توسط یک «سنکروترون» (synchrotron) که از پرتوهای اشعه ایکسی استفاده می کند که ۱۰ میلیارد برابر روشن تر از پرتوهای نور خورشید هستند به این مهم دست یافتند.  

سنکروترون به عنوانن یک میکروسکوپ عمل می کند و به محققان اجازه می دهد تا ساختار سه بعدی این آنزیم ها را حل کنند و از این اطلاعات برای مهندسی اتصالات میان این دو آنزیم استفاده کنند. محققان سپس به سادگی این ۲ آنزیم را با یکدیگر ترکیب کردند و توانستند که سرعت هضم پلاستیک را دو برابر افزایش دهند اما با مهندسی اتصالات ویژه ای میان این دو آنزیم محققان موفق به ابداع یک «ابرآنزیم» شدند که دوباره سرعت تجزیه پلاستیک را سه برابر دیگر افزایش داد.

مشروح کامل این مطالعه در مجله Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America منتشر شده است.