Зростають шанси на ефективну боротьбу з епідемією пластикових відходів. Британські, американські та бразильські вчені модифікували фермент, який розщеплює пластмасу таким чином, що може ефективно прискорити утилізацію мільйонів тонн пластикових пляшок.
Дослідники з University of Portsmouth, US Department of Energy’s National Renewable Energy Laboratory (NREL, США) та University of Campinas у Бразилії визнають у публікації в журналі “Proceedings of the National Academy of Sciences”, що зробили своє відкриття дещо випадково. Вони сподіваються, що завдяки ньому проблему ПЕТ-пляшок, які можуть розкладатися у природному середовищі навіть сотні років, вдасться опанувати.
Професор Джон Макгіхан з університету Портсмута та доктор Грегг Бекхем із NREL вивчали кристалічну структуру нещодавно виявленого ферменту, який розщеплює ПЕТ (петази). Інформація про тривимірну структуру цього ферменту має вирішальне значення для розуміння механізму його дії. Під час цієї роботи дослідники ненавмисно модифікували фермент так, що він став ще більш ефективним. Тепер вони продовжують дослідження для підготовки ферменту до промислового використання.
“Мало хто передбачав, що з 60-х років, коли пластик став більш поширеним, у нас будуть такі великі плями сміття в океанах, а пластик викидатиметься на колись недоторканно чисті пляжі по всьому світу”, — говорить Макгіхан. Ми всі можемо зменшити обсяг проблеми, але це наукова спільнота, яка створила ці “чарівні матеріали”, повинна використати усі наявні технології, щоби знайти реальні рішення.
Дослідники проаналізували структуру ферменту, який вперше з'явився в японському центрі утилізації відходів і допомагав бактеріям розкладати пластмасу. ПЕТ присутній у природі протягом відносно короткого часу, тому дослідники хотіли перевірити, як працює цей фермент і як швидко він може розвиватися. Їхні роботи принесли результати, що перевищили сподівання.
“Випадковості часто відіграють вирішальну роль навіть у фундаментальних наукових дослідженнях, і наше відкриття не є винятком”, — визнає Макгіхан. “Хоча нам вдалося внести лише невеликі зміни, це несподіване відкриття дає підстави вважати можливі подальші зміни таких ферментів, що наблизить нас до глобального вирішення проблеми гір пластикових упаковок”, — додає він.
Дослідники з Портсмута та NREL співпрацювали із вченими з Diamond Light Source, які пропонують використовувати рентгенівські промені для мікроскопічного дослідження. Вони в 10 млрд разів світліші, ніж сонячне випромінювання. Це дозволяє переглядати окремі атоми. Завдяки спеціальному апарату було створено тривимірну модель так званого ферменту петази з високою роздільною здатністю. Його аналіз дозволив визначити можливі варіанти подальшого підвищення ефективності ферменту.
Дослідження, проведене у співпраці з експертами з комп'ютерного моделювання з Університету Південної Флориди та Університету Кампінас у Бразилії, показало, що активний фрагмент петази дещо відкритий, у зв'язку із чим він може з'єднуватися не тільки з природними, але й із штучними полімерами. У зв'язку із цим можна зробити висновок, що петаза еволюціонувала в середовищі, збагаченому ПЕТ, щоби розкладати цей пластик. Спроби модифікувати активне місце, яке мало би пояснити дію ферменту, призвели до підвищення її ефективності. Більше того, фермент підтвердив свою ефективність при розкладі PEF, який вважається потенційний екологічний замінником ПЕТ.
Макгіхан стверджує, що підготовка нового ферменту для промислового застосування не повинна бути проблемою. Технологічний процес схожий на той, який використовується для виробництва біодеградувальних речовин чи біопалива. "Можна очікувати, що в найближчі роки ми матимемо технологію, яка дозволить розкласти як PET, так і інші матеріали типу PEF, PLA та PBS на базові компоненти, які можна буде утилізувати без шкоди для природи", — підсумовує він.
Джерело: RMF24
