Banebrydende enzymforskning kæmper tilbage mod plastikforurening

Siden 1950'erne har stigningen i den globale plastikproduktion parallelt med en bekymrende stigning i plastaffald. Alene i USA blev der genereret svimlende 35 millioner tons plastikaffald i 2017, hvor kun en brøkdel blev genanvendt eller forbrændt, hvilket efterlod størstedelen til at sygne hen på lossepladser. Polyethylenterephthalat (PET), en vigtig bidragyder til plastikaffald, især fra fødevareemballage, udgør betydelige miljømæssige udfordringer på grund af dets langsomme nedbrydning og forurening.

Bestræbelserne på at tackle dette problem er blevet intensiveret, hvor forskere har udforsket innovative løsninger, såsom at udnytte kraften fra mikroorganismer og enzymer til PET-nedbrydning. Imidlertid kommer eksisterende enzymer ofte til kort med hensyn til effektivitet, især ved temperaturer, der befordrer industrielle anvendelser.

Indtast cutinase, et lovende enzym kendt for sin evne til at nedbryde PET effektivt. Afledt af organismer som Fusarium solani, har cutinase vist et bemærkelsesværdigt potentiale i at nedbryde PET og andre polymere substrater. Nylige gennembrud omfatter opdagelsen af ​​blad- og grenkompostkutinase (LCC), der udviser hidtil usete PET-nedbrydningshastigheder ved høje temperaturer, og IsPETase, som udmærker sig ved lavere temperaturer.

I en nylig undersøgelse offentliggjort i Catalysis Today , præsenterede forskere fra NYU Tandon ledet af Jin Kim Montclare, professor i kemisk og biomolekylær ingeniørvidenskab, en ny computerscreeningsworkflow, der bruger avancerede protokoller til at designe varianter af LCC med forbedrede PET-nedbrydningsevner svarende til dem i isPETase.

Ved at integrere beregningsmodellering med biokemiske assays har de identificeret lovende varianter, der udviser øget hydrolyseadfærd, selv ved moderate temperaturer.

Denne undersøgelse understreger det transformative potentiale ved beregningsmæssig screening i enzymredesign og tilbyder nye veje til at håndtere plastikforurening. Ved at inkorporere indsigt fra naturlige enzymer som IsPETase baner forskere vejen for udviklingen af ​​højeffektive PET-hydrolyserende enzymer med betydelige konsekvenser for miljømæssig bæredygtighed.

Flere oplysninger: Dustin Britton et al., Proteinkonstruerede blad- og grenkompostkutinasevarianter ved hjælp af beregningsscreening og IsPETase-homologi, Catalysis Today (2024). DOI:10.1016/j.cattod.2024.114659

Leveret af NYU Tandon School of Engineering