Rosną szanse na skuteczną walkę z plagą plastikowych odpadów. Brytyjscy, amerykańscy i brazylijscy naukowcy zmodyfikowali enzym rozkładający tworzywa sztuczne w taki sposób, że może skutecznie przyspieszyć utylizację milionów ton plastikowych butelek po napojach. Badacze z University of Portsmouth, US Department of Energy’s National Renewable Energy Laboratory (NREL) i University of Campinas w Brazylii przyznają na łamach czasopisma "Proceedings of the National Academy of Sciences", że swojego odkrycia dokonali nieco przypadkiem. Liczą na to, że dzięki niemu problem z butelkami z PET, które mogą rozkładać się w środowisku nawet setki lat, uda się opanować.
Prof. John McGeehan z University of Portsmouth i dr Gregg Beckham z NREL badali strukturę krystaliczną niedawno odkrytego enzymu, który rozkłada poli(tereftalan etylenu) PET, tak zwanej PETazy. Informacje na temat jego trójwymiarowej budowy maja kluczowe znaczenie dla zrozumienia mechanizmu jego działania. Podczas tej pracy, niechcący, zmodyfikowali enzym tak, że... jest teraz jeszcze bardziej skuteczny. Teraz kontynuują badania tak, by przygotować enzym do przemysłowego stosowania.
Mało kto przewidywał, że od lat 60-tych, kiedy plastiki zaczęły się upowszechniać, dorobimy się wielkich plam śmieci na oceanach, a plastik będzie wyrzucany na idealnie czyste wcześniej plaże na całym świecie - mówi prof. McGeehan. Wszyscy możemy przyczyniać się do łagodzenia tego problemu, ale to społeczność naukowa, która stworzyła te "cudowne materiały" musi teraz użyć wszelkich dostepnych technologii, by opracować prawdziwe rozwiązania - tłumaczy.
Badacze analizowali strukturę enzymu, który - jak się uznaje - pojawił się po raz pierwszy w centrum utylizacji odpadów w Japonii i umożliwiał bakteriom rozkładanie plastiku. Tworzywo PET występuje w naturze wciąż od stosunkowo niedługiego czasu, dlatego badacze chcieli sprawdzić, jak taki enzym działa i jak mógł tak szybko wyewoluować. Ich praca przyniosła wyniki lepsze od spodziewanych.
Przypadek często odgrywa istotną rolę nawet w podstawowych badaniach naukowych i nasze odkrycie nie jest tu wyjątkiem - przyznaje prof. McGeehan. Choć udało nam się dokonać tylko lekkiej poprawki, to niespodziewane odkrycie sugeruje możliwość dalszych zmian takich enzymów, przybliżających nas do globalnego rozwiązania problemu piętrzących się gór wyrzucanych plastikowych opakowań - dodaje.
Badacze z Portsmouth i NREL współpracowali z naukowcami z Diamond Light Source, synchrotronu, który oferuje do badań mikroskopowych wiazki promieni X, 10 miliardów razy jaśniejsze, niż promieniowanie słoneczne. To pozwala oglądać pojedyncze atomy. To właśnie dzieki tej aparaturze stworzono ultra wysokiej rozdzielczości, trójwymiarowy model PETazy. Jego analiza pozwoliła określić ewentualne możliwości dalszej poprawy skuteczności działania enzymu.
Badania prowadzone we współpracy z ekspertami modelowania komputerowego z University of South Florida i University of Campinas w Brazylii pokazały, że miejsce aktywne PETazy jest nieco bardziej otwarte i w związku z tym może łączyć się nie tylko z naturalnymi, ale i wytworzonymi przez człowieka polimerami. Można w związku z tym uznać, że PETaza wyewoluowała w środowisku bogatym w PET, by właśnie to tworzywo sztuczne rozkładać. Próby modyfikacji miejsca aktywnego, które miały wyjaśnić działanie enzymu, ku zaskoczeniu badaczy doprowadziły do zwiększenia jego skuteczności. Co więcej, enzym potwierdził swoją skuteczność przy rozkładaniu tworzywa PEF, uznawanego za potencjalny, ekologiczny zamiennik PET.
Prof. McGeehan przekonuje, że przygotowanie nowego enzymu do zastosowań przemysłowych nie powinno być problemem. Proces technologiczny jest podobny, jak w przypadku enzymów używanych obecnie do produkcji biodegradowalnych detergenów, czy biopaliw. Można oczekiwać, że w ciągu najbliższych lat będziemy mieli technologię umożliwiającą rozkład zarówno PET, jak i innych tworzyw typu PEF, PLA i PBS, na podstawowe składniki, które będzie można w zgodzie z naturą utylizować - podsumowuje.