Crédito:Aaron McGeehan
Los científicos que rediseñaron la enzima PETasa que se alimenta de plástico han creado ahora un "cóctel" de enzimas que puede digerir el plástico hasta seis veces más rápido.
Una segunda enzima, que se encuentra en la misma bacteria que habita en la basura y que vive de una dieta de botellas de plástico, se ha combinado con PETase para acelerar la descomposición del plástico.
PETase descompone el tereftalato de polietileno (PET) en sus componentes básicos, creando una oportunidad para reciclar plástico infinitamente y reducir la contaminación plástica y los gases de efecto invernadero que impulsan el cambio climático.
El PET es el termoplástico más común, utilizado para hacer botellas de bebidas de un solo uso, ropa y alfombras y se necesitan cientos de años para descomponerse en el medio ambiente, pero PETase puede acortar este tiempo a días.
El descubrimiento inicial abrió la perspectiva de una revolución en el reciclaje de plástico, creando una posible solución de bajo consumo energético para abordar los residuos plásticos. El equipo diseñó la enzima PETasa natural en el laboratorio para que fuera un 20 por ciento más rápida en la descomposición del PET.
Ahora, el mismo equipo transatlántico ha combinado PETase y su 'socio', una segunda enzima llamada MHETase, para generar mejoras mucho mayores:simplemente mezclar PETase con MHETase duplicó la velocidad de descomposición del PET, y diseñar una conexión entre las dos enzimas para crear una 'superenzima', aumentó esta actividad en otras tres veces.
El estudio se publica en la revista procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias .
El equipo fue codirigido por los científicos que diseñaron PETase, Profesor John McGeehan, Director del Centro de Innovación Enzimática (CEI) de la Universidad de Portsmouth, y el Dr. Gregg Beckham, Investigador principal del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) de EE. UU.
El profesor McGeehan dijo:"Gregg y yo estábamos charlando sobre cómo PETase ataca la superficie de los plásticos y MHETase corta aún más las cosas, por lo que parecía natural ver si podíamos usarlos juntos, imitando lo que sucede en la naturaleza.
"Nuestros primeros experimentos demostraron que, de hecho, funcionaban mejor juntos, así que decidimos intentar vincularlos físicamente como dos Pac-men unidos por un trozo de cuerda.
"Se necesitó mucho trabajo a ambos lados del Atlántico, pero valió la pena el esfuerzo; estábamos encantados de ver que nuestra nueva enzima quimérica es hasta tres veces más rápida que las enzimas separadas que evolucionan naturalmente, abriendo nuevas vías para nuevas mejoras ".
El descubrimiento original de la enzima PETasa anunció la primera esperanza de que pudiera estar al alcance de la mano una solución al problema global de la contaminación plástica. aunque PETase por sí sola aún no es lo suficientemente rápido como para hacer que el proceso sea comercialmente viable para manejar las toneladas de botellas de PET desechadas que ensucian el planeta.
Combinándolo con una segunda enzima, y descubrir que juntos funcionan aún más rápido, significa que se ha dado un paso más hacia la búsqueda de una solución a los residuos plásticos.
PETase y la nueva combinación MHETase-PETase funcionan al digerir plástico PET, devolviéndolo a sus bloques de construcción originales. Esto permite fabricar y reutilizar plásticos sin cesar, reduciendo nuestra dependencia de recursos fósiles como el petróleo y el gas.
El profesor McGeehan usó la fuente de luz de diamante, en Oxfordshire, un sincrotrón que utiliza intensos haces de rayos X 10 mil millones de veces más brillantes que el Sol para actuar como un microscopio lo suficientemente potente como para ver átomos individuales. Esto permitió al equipo resolver la estructura tridimensional de la enzima MHETasa, dándoles los planos moleculares para comenzar a diseñar un sistema enzimático más rápido.
La nueva investigación combinó estructuras, computacional enfoques bioquímicos y bioinformáticos para revelar conocimientos moleculares sobre su estructura y cómo funciona. El estudio fue un gran esfuerzo de equipo que involucró a científicos en todos los niveles de sus carreras.
Uno de los autores más jóvenes, Rosie Graham, un Ph.D. conjunto de Portsmouth CEI-NREL. el estudiante dijo:"Mi parte favorita de la investigación es cómo comienzan las ideas, ya sea tomando un café, en un viaje en tren o al pasar por los pasillos de la universidad realmente puede ser en cualquier momento.
"Es una gran oportunidad para aprender y crecer como parte de esta colaboración entre el Reino Unido y los EE. UU. Y aún más para contribuir con otra parte de la historia sobre el uso de enzimas para abordar algunos de nuestros plásticos más contaminantes".
El Centro de Innovación de Enzimas toma enzimas del entorno natural y, usando biología sintética, los adapta para crear nuevas enzimas para la industria.
