Pomohu nám enzymy s PET odpadem?

Klíčem k odstranění nerecyklovaných polyethylentereftalátových (PET) plastových obalů, tedy především PET lahví, může být náhodně zmutovaný enzym. I když tento pojem může znít pro nezasvěcené děsivě, tento mutant může nakonec lidstvu (a především plasty extrémně znečištěnému životnímu prostředí) prokázat cennou službu
Vědci z americké Národní laboratoře pro obnovitelné zdroje energie (NREL) ministerstva energetiky USA (DOE), University of South Florida a University of Portsmouth vyvinuli enzym, který je schopen podstatně urychlit proces degradace  znečišťujících plastů jejich trávením a vylepšili jeho schopnosti rozkládat PET. Přírodním enzymem, jenž má tuto schopnost, je bakterie Ideonella sakaiensis, kterou v roce 2016 našli výzkumní pracovníci v japonském závodě na recyklaci odpadů a která dokáže „požírat plasty“. Po svém objevu se rozhodli prozkoumat vlastnosti enzymu. Když John McGeehan, ředitel Ústavu biologických a biomedicínských věd na University of Portsmouth, a jeho kolegové zkoumali strukturu přirozeného enzymu degradujícího PET, zjistili, že by mohli zvýšit rychlost této degradace manipulací s chemickou strukturou enzymu. To vedlo k neúmyslnému vytvoření mutantní verze, která překonala jeho přirozený protějšek. Z bakterie izolovaný enzym „PETase" zkrátil doby potřebné k rozbití PET plastů jen na několik dní. Zlepšení bylo sice poměrně skromné - v současné době je mutantní verze enzymu PETase přibližně o pětinu účinnější než přirozeně se vyskytující enzym - což by se však mohlo v budoucnu zlepšit. Vědci se domnívají, že výraznějšího zlepšení lze dosáhnout modifikací bílkovinné části enzymu, a aby přesně zjistili, jak funguje, použili rentgenové záření k vytvoření modelu molekuly enzymu s vysokým rozlišením.
„Jsme v počátečních fázích optimalizace účinnosti tohoto enzymu, nicméně naše úsilí je velmi povzbudivé. Podařilo se jasně ukázat, že PETase je jak životaschopný mechanismus pro biodegradaci plastů, tak i využitelný k inženýrství pro zlepšení aktivity. Již nyní máme plány na pokračování této práce a představíme si vícenásobné zlepšení schopnosti recyklovat plasty v blízké budoucnosti," řekl Lee Woodcock, docent na katedře chemie na Univerzitě Jižní Florida. Uvedl, že zatím není ještě žádný aktuální plán na komercializaci této biotechnologie, ale bude probíhat další výzkum, při němž budou mít vědci plný přístup k zařízením NREL, které usnadní vývoj pilotní aplikace, a budou spolupracovat s průmyslovými partnery, aby se přesunuli mimo rámec pilotního projektu.
Nezávisle na práci DOE a Velké Británie studovali strukturu přírodních enzymů také výzkumní pracovníci Korejského inovačního institutu pro vědu a techniku  (KAIST), kteří rovněž oznámili, že našli způsob, jak zlepšit potenciál degradace PET. Zjistili, že přírodní a vylepšené enzymy nejprve působí vklouznutím do záhybů molekuly PET s dlouhým řetězcem a tam, kde je řetězec polymeru rozštěpen enzymem na dva, začíná odbourávání, které pak pokračuje až do konce odštěpeného polymerního řetězce. Jde o průlom v nejnovější řadě výzkumů, které naznačují, že některé enzymy a mikroby, které je používají, mohou vést ke způsobu, jak rozložit hory plastického šrotu. Výsledky amerických a britských vědců byly zveřejněny v odborném časopise Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) a poté v tiskové zprávě Portsmouth University, korejský výzkum byl publikován v peer-reviewed Nature Communications a v následné zprávě KAIST.