Researchers have identified and engineered an enzyme which can digest and consume some of our most commonly polluting пластыкі providing a hope for recycling and fighting забруджванне
Забруджвальная пластыкі з'яўляецца самай вялікай экалагічнай праблемай ва ўсім свеце ў выглядзе пластыка забруджванне and optimal solution to this problem still remains elusive. Most пластыкі are made from petroleum or natural gas which are non-renewable resources that are extracted and processed using energy-intensive techniques. Thus, their manufacturing and production itself is very destructive for fragile ecosystems. The destruction of plastic (mostly by incineration) causes air, вады і зямлі забруджванне. About 79 per cent of plastic produced over the last 70 years has been thrown away, either into landfill sites or into the general environment while only about nine per cent is recycled with the rest incinerated. This process of incineration exposes vulnerable workers to toxic chemicals which include cancer-causing substances. The oceans are said to contain some 51 trillion microplastic particles and are slowly depleting marine life. Some of the plastic microparticles get blown away in air leading to забруджванне and it’s a real possibility that we might be inhaling them. No one could have predicted in the 1960s that advent and popularity of plastics would one day become a burden with huge plastic waste found floating in our beautiful oceans, air and dumped on our precious lands.
Пластык packaging is the biggest threat and most corrupt use of plastics. But the problem is that plastic bag is everywhere, used for every little purpose and there is no control over its usage. This kind of synthetic plastic does not biodegrade, instead just sits and accumulates in landfills and contributes to environmental забруджванне. There have been initiatives for “complete plastic ban”, especially polystyrene which is used in packaging. However, this is not leading to desired results as plastic is still ubiquitous in land, air and water and is ever growing. Safe to say that plastic may not even be visible to the naked eye all the time but it’s everywhere! It is unfortunate that we are unable to tackle the plastic material’s recycling and dispose problem.
У даследаванні, апублікаваным у Працы Нацыянальнай акадэміі навук ЗША, даследчыкі выявілі вядомы прыродны фермент які сілкуецца пластыкам. Гэта было выпадковае адкрыццё, калі яны даследавалі структуру фермента, які быў знойдзены ў адходах, гатовых для перапрацоўкі ў цэнтры ў Японіі. Гэты фермент пад назвай Ideonella sakaiensis 201-F6 здольны «з'ядаць» або «карміць» запатэнтаваны пластыкавы ПЭТ або поліэтылентэрафталат, які часцей за ўсё выкарыстоўваецца ў мільёнах тон пластыкавых бутэлек. Фермент у асноўным дазволіў бактэрыям дэградаваць пластык у якасці крыніцы ежы. У цяперашні час не існуе рашэнняў па перапрацоўцы ПЭТ, а пластыкавыя бутэлькі з ПЭТ захоўваюцца ў навакольным асяроддзі больш за сотні гадоў. Гэта даследаванне пад кіраўніцтвам каманд з Універсітэта Портсмута і Нацыянальнай лабараторыі аднаўляльных крыніц энергіі (NREL) Міністэрства энергетыкі ЗША выклікала велізарную надзею.
Першапачатковай мэтай было вызначыць трохмерную крышталічную структуру гэтага прыроднага фермента (так званага PETase) і выкарыстаць гэтую інфармацыю, каб зразумець, як менавіта працуе гэты фермент. Яны выкарыстоўвалі інтэнсіўны пучок рэнтгенаўскіх прамянёў - якія ў 10 мільярдаў разоў ярчэйшыя за сонца - каб высветліць структуру і ўбачыць асобныя атамы. Такія магутныя прамяні дазволілі зразумець унутраную працу фермента і далі правільныя чарцяжы, каб мець магчымасць распрацоўваць больш хуткія і эфектыўныя ферменты. Было выяўлена, што PETase выглядае вельмі падобна на іншы фермент, які называецца кутіназа, за выключэннем таго, што PETase мае асаблівасць і больш «адкрыты» актыўны сайт, які, як мяркуюць, змяшчае штучныя палімеры (замест натуральных). Гэтыя адрозненні адразу паказалі, што ПЭТаза можа развівацца больш, асабліва ў асяроддзі, якая змяшчае ПЭТ, і, такім чынам, можа дэградаваць ПЭТ. Яны мутавалі актыўны сайт PETase, каб зрабіць яго больш падобным на кутіназу. Далей быў зусім нечаканы вынік: мутант PETase быў здольны дэградаваць PET нават лепш, чым натуральная PETase. Такім чынам, у працэсе разумення і спробы палепшыць здольнасць прыроднага фермента, даследчыкі ў выніку выпадкова спрацавалі новы фермент, які нават лепш, чым натуральны фермент, расшчапляе ПЭТ. пластыкі. Гэты фермент можа таксама дэградаваць поліэтыленфурандикарбоксилат або PEF, заменнік ПЭТ-пластыкаў на біялагічнай аснове. Гэта выклікала надзею змагацца з іншымі субстратамі, такімі як PEF (поліэтыленфураноат) або нават PBS (полібутыленсукцынат). Інструменты ферментнай інжынерыі і эвалюцыі могуць пастаянна прымяняцца для далейшага ўдасканалення. Даследчыкі шукаюць спосаб паляпшэння фермента, каб яго функцыі можна было ўключыць у магутную буйнамаштабную прамысловую ўстаноўку. Інжынерны працэс вельмі падобны на ферменты, якія ў цяперашні час выкарыстоўваюцца ў біяпральных сродках або ў вытворчасці біяпаліва. Тэхналогія існуе, і, такім чынам, прамысловая жыццяздольнасць павінна быць дасяжнай у бліжэйшыя гады.
Каб зразумець некаторыя аспекты гэтага даследавання, неабходныя дадатковыя даследаванні. Па-першае, фермент расшчапляе большыя кавалкі пластмасы на больш дробныя, таму ён падтрымлівае перапрацоўку пластыкавых бутэлек, але ўвесь гэты пластык трэба спачатку аднавіць. Гэты «меншы» пластык пасля вылучэння можа быць выкарыстаны, каб ператварыць іх назад у пластыкавыя бутэлькі. Фермент не можа «самастойна знайсці пластык» у навакольным асяроддзі. Адным з прапанаваных варыянтаў можа быць пасадзіць гэты фермент у некаторыя бактэрыі, якія могуць пачаць расшчапляць пластык з больш высокай хуткасцю, вытрымліваючы высокія тэмпературы. Акрамя таго, доўгатэрміновае ўздзеянне гэтага фермента яшчэ трэба зразумець.
The impact of such an innovative solution to tackle plastic waste would be very high on a global scale. We have been trying to tackle the plastic problem ever since the advent of plastic itself. There have been laws banning single-plastic use and also recycled plastic is now favoured everywhere. Even small steps like banning plastic carry bags in supermarkets has been all the over the media. The point is, we need to act fast if we would like to preserve our планета from plastic забруджванне. Though we must carry on adopting recycling in our everyday life while encouraging our children to do so as well. We still need a good long-term solution which can go hand in hand with our own individual efforts. This research marks a beginning for tackling one of the biggest problems which our планета сутыкаецца.
***
{Вы можаце прачытаць арыгінальную даследчую працу, націснуўшы на спасылку DOI, прыведзены ніжэй у спісе цытуемых крыніц}
Крыніца (я)
Гары П і інш. 2018. Характарыстыка і распрацоўка араматычнай поліэстеразы, якая разбурае пластык. Працы Нацыянальнай акадэміі навук. https://doi.org/10.1073/pnas.1718804115
