Plastik Yiyen Enzim ”Kokteyli” Plastik Atıklar için Yeni Umut Müjdeliyor

Plastik yiyen PETase enzimini yeniden yapılandıran bilim insanları şimdi plastiği 6 kata kadar daha hızlı parçalayabilen bir enzim kokteyli meydana getirdiler.

Plastik şişelerle bir besidüzen ile yaşayan ve aynı çöpte yaşayan bakteride bulunan ikinci bir enzim plastiğin bozulmasını hızlandırmak için PETase ile bir araya getirildi.

PETase, polietilen tereftalatı (PET) temel yapıtaşlarına ayırır,böylece plastiği son dereceye kadar geri dönüştürmek ve plastik kirliliğini ve iklim değişikliğini sürdüren sera gazlarını indirgemek için bir fırsat yaratır.

PET tek kullanımlık içecek şişeleri,giysiler ve halı yapımında kullanılan en yaygın termoplastiktir ve doğada parçalanması yüzlerce yıl sürer fakat PETase bu süreyi günlere kısaltabilir.

İlk keşif plastik atıkla mücadele etmek için potansiyel bir düşük enerjili çözelti yaratarak,plastik geri dönüşümünde köklü bir değişikliğin olasılığı ileri sürülür.

Şimdi, aynı Atlantik ötesi ekibi  ( Atlantik Okyanusu’nun her iki yakasındaki ekip) çok daha büyük gelişmeler elde etmek için  PETase ve onun partneri MHETase denilen ikinci bir enzim ile  birleştirildi. Basit bir şekilde PETase nin MHETase ile karıştırılması PET parçalanma hızını ikiye katladı ve bir “süper enzim” oluşturmak için iki enzim arasında bir bağlantının mühendisliğini yaparak bu aktivite ile 3 kat daha hız arttırıldı.

Bu çalışma Ulusal Bilimler Akademisi Bildiriler Kitabı dergisinde  yayınlanmıştır.

Ekip, PETase sürecini planlayıp düzenleyen bilim insanları, Portsmouth Üniversitesi Enzim İnovasyonu Merkezi Direktörü Prof. John McGeehan ve Amerika’da Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı’nda Kıdemli Araştırma Görevlisi Dr. Gregg Beckham öncülüğünde ortaklaşa yönetildi.

Profesör McGeehan dedi ki: “Gregg ve ben PETase’ın plastik yüzeyinde nasıl hamle yaptığını ve daha ileride MHETase’ın nasıl şeylere parçaladığı hakkında sohbet ediyorduk, öyle ki doğada ne olduğunu taklit ederek, onları birlikte kullanıp kullanamayacağımızı görmek normal gözüktü. ”

İlk deneylerimiz nitekim onların birlikte daha iyi çalıştığını gösterdi, onları tıpkı bir ip parçası gibi birleştirilmiş iki Pac-men (video oyunu karakteri) gibi fiziksel olarak bağlamayı denemeye karar verdik.

“Atlantik’in her iki kıyısında, çalışmanın harika bir anlaşmayı ele aldı, fakat bu çaba değerdi- yeni hayali enzimimizin doğal yollarla evrimleşen ayrı enzimlerden 3 kata kadar daha hızlı olduğunu ve gelecekteki gelişmeler için yeni yollar açtığını görmekten çok memnunuz.”

Özgün PETase enzimi keşfi küresel plastik kirliliği problemine bir çözüm olabileceği anlayışı dahilinde ilk umudu müjdeledi. Gerçi PETase , gezegeni çöpe çevirerek tonlarca ayrılan pet şişelerin üstesinden gelmek için ticari olarak uygulanabilir proses yapmak için henüz tek başına yeterli bir hıza sahip değildir.

İkinci bir enzim ile birleştirmek, hatta onların birlikte daha hızlı çalıştığını bulmak, plastik atıklarına bir çözüm bulmaya doğru ikinci bir adımdan öte sıçrayış olduğu anlamına gelmektedir.

PETase ve yeni kombin edilen, PET eritildiğinde orijinal yapıtaşlarına geri dönerek MHETase – PETase birlikte çalışıyor. Bu, örneğin yağ ve gaz gibi fosil kaynaklara olan bağlılığı daha aza indirgeyerek, plastiğim sonsuz yeniden kullanımı ve yapımına izin vermektedir.

Prof. McGeehan, Oxfordshire’daki elmas ışık kaynağını, atomları tek tek görebilecek güce sahip bir mikroskop gibi davranarak, Güneş’ten 10 milyar kat daha parlak olan X-ray’in yoğun ışınlarını kullandığı bir senkrotron (elektron hızlandırıcı) kullandı. Bu durum onlara daha hızlı bir enzim sisteminin mühendisliğe başlamak için moleküler planlar vererek MHETase enziminin 3 boyutlu yapısını çözmesini sağladı.

Yeni araştırma, onun nasıl işlev gösterdiğini ve onun moleküler yapısının içyüzünü anlamayı ortaya çıkarmak için yapısal, sayısal, biyokimyasal ve biyoenformatik (biyolojik bilgilerin oluşturulması için oluşturulan veri tabanı) yaklaşımlar bir araya geldi. Bu çalışma, onların kariyerlerinin tüm seviyelerdeki bilim insanlarını içeren dev bir ekip çabasıydı.

En genç yazarlardan biri ve aynı zamanda Portamouth CEI-NREL’de doktora öğrencisi olan Rosie Graham dedi ki: “Araştırmanın en sevdiğim bölümü, fikirlerin nasıl başladığı. Gerekkahve bittiğinde gerekse bir trende seyahat ederken ya da üniversite koridorlarından geçerken her an olabilmesidir.”

Enzim İnovasyonu Merkezi, doğal çevreden enzimleri alıyor ve sanayide yeni enzimler oluşturmak için yapay biyoloji kullanarak onları adapte ediyor.

Kaynak: phys.org