Die Entdeckung neuer Enzyme ist ein weiterer Schritt zur Bekämpfung von Plastikmüll

Wissenschaftler, die Pionierarbeit bei der Verwendung von Enzymen zum Verzehr von Kunststoff geleistet haben, haben einen wichtigen nächsten Schritt bei der Entwicklung naturbasierter Lösungen für die globale Kunststoffkrise unternommen.

Sie haben ein Enzym charakterisiert, das die bemerkenswerte Fähigkeit besitzt, Terephthalat (TPA) abzubauen, einen der chemischen Bausteine ​​von Polyethylenterephthalat (PET)-Kunststoff, der zur Herstellung von Einweg-Getränkeflaschen, Kleidung und Teppichen verwendet wird.

Die Studie, veröffentlicht in Die Proceedings der National Academy of Sciences (PNAS), wurde gemeinsam von Professor Jen DuBois von der Montana State University und Professor John McGeehan von der University of Portsmouth geleitet, der 2018 das internationale Team leitete, das ein natürliches Enzym entwickelte, das PET-Kunststoff abbauen kann. Die Enzyme (PETase und MHETase) zerlegen das PET-Polymer in die chemischen Bausteine ​​Ethylenglykol (EG) und TPA. Diese neue Studie beschreibt die nächsten Schritte, speziell für das Management von TPA.

Professor DuBois sagte: „Während EG eine Chemikalie mit vielen Anwendungen ist – es ist zum Beispiel Teil des Frostschutzmittels, das Sie in Ihr Auto füllen – hat TPA außerhalb von PET nicht viele Anwendungen, noch ist es etwas, das die meisten Bakterien überhaupt verdauen können. Allerdings hat das Portsmouth-Team herausgefunden, dass ein Enzym aus PET-verbrauchenden Bakterien TPA wie eine Hand in einem Handschuh erkennt. Unsere Gruppe an der MSU hat dann gezeigt, dass dieses Enzym namens TPADO TPA und so ziemlich nur TPA mit erstaunlicher Effizienz abbaut.

Da jedes Jahr mehr als 400 Millionen Tonnen Kunststoffabfälle produziert werden, von denen die überwiegende Mehrheit auf Mülldeponien landet, hofft man, dass diese Arbeit die Tür zur Verbesserung bakterieller Enzyme wie TPADO öffnen wird. Dies wird dazu beitragen, die Herausforderung der Plastikverschmutzung anzugehen und biologische Systeme zu entwickeln, die Plastikabfälle in wertvolle Produkte umwandeln können.

Professor McGeehan, der Direktor des Zentrums für Enzyminnovation der Universität, sagte: „In den letzten Jahren wurden unglaubliche Fortschritte in der Entwicklung von Enzymen zum Abbau von PET-Kunststoff in seine Bausteine ​​erzielt. Diese Arbeit geht noch einen Schritt weiter und betrachtet das erste Enzym in einer Kaskade, das diese Bausteine ​​in einfachere Moleküle zerlegen kann, die dann von Bakterien genutzt werden können, um nachhaltige Chemikalien und Materialien zu erzeugen, die für die Herstellung wertvoller Produkte aus Kunststoffabfällen unerlässlich sind.

„Mit leistungsstarken Röntgenstrahlen an der Diamond Light Source konnten wir eine detaillierte 3-D-Struktur des TPADO-Enzyms erzeugen, die aufzeigt, wie es diese entscheidende Reaktion durchführt dieses komplexe Enzym.“

Die Studie wurde im Rahmen der durchgeführt BOTTLE-Konsortiumeine internationale Zusammenarbeit zwischen den USA und Großbritannien, die Forscher aus einer Vielzahl von wissenschaftlichen Bereichen zusammenbringt, um das Recycling und Upcycling von Kunststoffen anzugehen.