Plastiğin Çözünme Süresini Azaltan PETaz Enzimi Yeniden Tasarlandı
Fotoğraf: Plastik şişeler ve diğer atıklar
Plastik şişelerden beslenen, aynı çöpte yaşayan bakteride bulunan ikinci bir enzim, plastiğin parçalanmasını hızlandırmak için PETaz ile birleştirildi.
PETaz, polietilen tereftalatı (PET) yapı taşlarına ayırarak plastiği geri dönüştürmek, plastik kirliliğini ve iklim değişikliğine sebep olan sera gazlarını azaltmak için bir fırsat yarattı.
PET, tek kullanımlık içecek şişeler, giysiler ve halı yapımında kullanılan en yaygın termoplastiktir ve doğada parçalanması yüzlerce yıl sürer ancak PETaz enzimi bu süreyi günlere kısaltabilir.
İlk keşif, plastik geri dönüşümünde bir devrim gerçekleştirdi ve plastik atıklarla mücadele etmek için potansiyel bir düşük enerjili çözüm yarattı. Ekip, laboratuvardaki doğal PETaz enzimini PET’i parçalamada yaklaşık yüzde 20 daha hızlı olacak şekilde tasarladı.
Şimdi, aynı Atlantik ötesi ekip, çok daha büyük iyileştirmeler elde etmek için PETaz ve ortağı olan MHETaz adlı ikinci bir enzim ile birleştirdi: PETazın MHETaz ile karıştırılması PET parçalanma hızını iki katına çıkardı ve iki enzim arasında bir bağlantı kurarak bir ‘süper enzim’ yarattı, bu enzim aktiviteyi üç kat daha artırdı.
Çalışma Ulusal Bilimler Akademisi Bildiriler Dergisi’nde yayımlandı.
PETaz’ ı tasarlayan bilim insanlarından oluşan ekip Portsmouth Üniversitesi Enzim İnovasyon Merkezi (CEI) Direktörü Profesör John McGeehan ve ABD’de bulunan Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı’nda (NREL) Kıdemli Araştırma Görevlisi Dr. Gregg Beckham tarafından ortaklaşa yönetildi.
Profesör McGeehan: ” Dr. Gregg ve kendisinin PETaz’ın plastiklerin yüzeyine nasıl saldırdığı ve MHETaz’ın işleri nasıl daha da parçaladığı hakkında sohbet ettiklerini, bu yüzden doğada olanları taklit ederek onları birlikte kullanıp kullanamayacaklarını görmenin doğal göründüğünü” belirtti.
İlk deneyimlerinin birlikte gerçekten daha iyi çalıştıklarını gösterdiğini, bu yüzden onları tıpkı bir ip parçasıyla birbirine bağlanmış iki Pac-men gibi fiziksel olarak birbirine bağlamaya karar verdiklerini belirtti.
Yeni kimerik enziminin doğal olarak evrimleşmiş ayrı enzimlerden üç kata kadar daha hızlı olduğunu ve daha fazlası için yeni yollar açtığını görmekten mutluluk duyduklarını, Atlantik’in her iki yakasında da büyük bir çalışma gerektirdiğini ancak çabaya değdiğini ekledi.
Orijinal PETaz enzimi keşfi, küresel plastik kirliliği sorununa bir çözümün kavranabileceğine dair ilk umudu müjdeledi, ancak PETaz enzimi tek başına süreci, gezegeni çöpe atan tonlarca atılmış PET şişeyi işlemek için ticari olarak uygun hale getirecek kadar hızlı değil.
Onu ikinci bir enzimle birleştirmek ve birlikte daha hızlı çalıştıklarını bulmak, plastik atığa bir çözüm bulma yolunda bir adım daha atıldığını bizlere gösteriyor.
PETaz ve yeni kombine MHETaz-PETaz, PET plastiği sindirerek çalışır ve onu orijinal yapı taşlarına geri döndürür. Bu, plastiklerin sonsuz bir şekilde üretilmesine ve yeniden kullanılmasına izin vererek, petrol ve gaz gibi fosil kaynaklara olan bağımlılığı azaltır.
Profesör McGeehan, Oxfordshire’daki, tek tek atomları görebilecek kadar güçlü bir mikroskop görevi görmek için Güneş’ten 10 milyar kat daha parlak yoğun X-ışınları ışınlarını kullanan bir senkrotron olan Elmas Işık Kaynağını kullandı.
Bu, ekibin MHETaz enziminin 3B yapısını çözmesine yardımcı oldu ve onlara daha hızlı bir enzim sistemi mühendisliğine başlamaları için moleküler stratejileri verdi.
Yeni araştırma, yapısına ve nasıl işlediğine ilişkin moleküler içgörüleri ortaya çıkarmak için yapısal, hesaplamalı, biyokimyasal ve biyoinformatik yaklaşımları birleştirdi. Çalışma, kariyerlerinin her düzeyindeki bilim insanlarını içeren büyük bir ekip çalışmasıydı.
Kaynak: sciencedaily.com
