Joseph Norman
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Wissenschaftler haben versehentlich ein Enzym entwickelt, das Appetit auf… Plastik hat, die allgegenwärtige Art, aus der Flaschen für Wasser und Soda hergestellt werden und deren Abbau normalerweise Hunderte von Jahren dauern kann.
Alles begann, als die Forscher die Kristallstruktur eines kürzlich entdeckten Enzyms namens PETase genauer untersuchten, das sich auf natürliche Weise entwickelte und von dem bereits bekannt war, dass es Kunststoff aus Polyethylenterephthalat (PET) abbaut und verdaut..
Ihre Untersuchung hatte jedoch ein unwahrscheinliches Ergebnis - sie führten eine Mutation in PETase ein. Das Ergebnis war eine neue Art von Enzym, das Kunststoff effizienter verdaut als das Original. Die Verbesserung war gering, deutete jedoch auf die Möglichkeit hin, plastikfressende Enzyme zu optimieren, um ihren "Appetit" auf PET dramatisch zu steigern, berichteten die Wissenschaftler in einer neuen Studie. [In Bildern: The Great Pacific Garbage Patch]
"Serendipity spielt oft eine bedeutende Rolle in der wissenschaftlichen Grundlagenforschung, und unsere Entdeckung hier ist keine Ausnahme", sagte John McGeehan, Professor für Strukturbiologie an der Universität von Portsmouth in Großbritannien, in einer Erklärung.
PETase wurde zuerst im Bakterium nachgewiesen Ideonella sakaiensis, Laut der Studie wurde das Enzym verwendet, um Kunststoff im Boden einer PET-Flaschenrecyclinganlage in Japan zu fressen. Die Wissenschaftler glauben, dass die Funktion des Enzyms in der fernen Vergangenheit darin bestand, eine wachsartige Beschichtung auf Pflanzen abzubauen. Daher waren die Forscher daran interessiert herauszufinden, wie sich das Enzym von der Verdauung von Pflanzenmaterial zu Kunststoff entwickelt haben könnte.
Während ihrer Erforschung haben sie jedoch die Struktur des Enzyms so weit optimiert, dass der Kunststoffverbrauch des Enzyms verbessert wird, schrieben die Wissenschaftler in der Studie.
PETase funktioniert nicht sehr schnell - zumindest nicht schnell genug, um den weltweit angesammelten Plastikmüll einzudellen. Während das neuartige mutierte Enzym etwas schneller arbeitet als PETase, liegt sein wichtigeres Merkmal in seiner Fähigkeit, eine andere Art von Kunststoff zu verbrauchen: Polyethylenfurandicarboxylat (PEF), "das buchstäblich Löcher in die PEF-Probe bohrt", so Gregg Beckham, Co-Autor der Studie , sagte ein leitender Ingenieur am National Renewable Energy Laboratory (NREL) in einer Erklärung von NREL.
Doch selbst das unersättlichste plastikfressende Enzym muss viel Plastikmüll durchpflügen, bevor es hungert. Die Menschen haben den Planeten mit geschätzten 9 Milliarden Tonnen (8,3 Milliarden Tonnen) Kunststoff beladen, von denen die Hälfte seit 2004 hergestellt wurde.
Die neuen Erkenntnisse legen nahe, dass es möglich sein könnte, das globale Problem der Kunststoffverschmutzung zu lösen, indem von Menschen entwickelte Verbesserungen an einem Enzym eingeführt werden, das bereits in der Lage ist, Kunststoffe (wie die mutierte PETase) zu verbrauchen - und mit diesem Enzym (und seinem Enzym) weiter zu arbeiten mutierte Cousins) könnten sie zu noch effizienteren Plastikfressern machen, berichteten die Autoren der Studie.
"Angesichts dieser Ergebnisse ist klar, dass noch erhebliches Potenzial für eine weitere Verbesserung der Aktivität besteht", sagte der Co-Autor der Studie, Nicholas Rorrer, Postdoktorand am NREL, in der NREL-Erklärung.
Die Ergebnisse wurden online am 16. April in der Zeitschrift Proceedings der National Academy of Sciences veröffentlicht.
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