INRAE:n, Bordeaux'n yliopiston ja Bretagne Sudin yliopiston tutkijoista koostuva konsortio on onnistunut ohjelmoimaan LPMO-entsyymejä, jotka tunnistavat selluloosakuitujen pinnan, puun pääkomponentin, niin että ne voivat tunnistaa erilaisia muovityyppejä.
Nämä tulokset, jotka on julkaistu ACS Chem&Bio Engineering -lehdessä, mahdollistavat biologisen työkalupakin kehittämisen muovien kierrätykseen.
Muovisaaste on läsnä ympäristössä ja muovijätteen hallinta on globaali ongelma. Kohtuullisempien tuotanto- ja käyttömuotojen kehittämisen lisäksi yksi ratkaisu tähän ongelmaan on bio-kierrätyksen kehittäminen. Tämä on merkittävä tieteellinen haaste, sillä muovit koostuvat erittäin hajoamista vastustavista polymeereistä, ja ne on valmistettu juuri tätä varten.
Kuitenkin ne ovat samankaltaisia kuin muut luonnolliset hajoamista vastustavat polymeerit, kuten puun selluloosa, joka voi hajota filamenttimäisten sienien avulla.
Näiden sienten salaisuus on erittää koko joukko entsyymejä, erityisiä proteiineja, jotka helpottavat kemiallisia reaktioita, erityisesti LPMO-entsyymejä (lytic polysaccharide monooxygenases), jotka voivat hajottaa selluloosan pinnan, heikentäen sitä ja helpottaen sen hajoamista. Nämä ominaisuudet tekevät niistä ihanteellisia ehdokkaita kehittää uusia toimintoja, kuten muovien hajoamista.
Muovien tunnistavat kemosyntettiset entsyymit
LPMO-entsyymit koostuvat yleensä kahdesta moduulista: sitoutumismoduli, joka mahdollistaa entsyymin tunnistaa ja kiinnittyä tiettyyn polymeeriin, tässä tapauksessa luonnollisesti selluloosaan, ja katalyyttinen moduuli, joka hajottaa selluloosan pinnan.Tutkijat keskittyivät sitoutumismoduliin vaihtaakseen sen muihin moduleihin, jotta entsyymeille voitaisiin antaa kyky sitoutua erilaisiin muoveihin käyttäen teollisesti hallittuja proteiinininsinööriprosesseja. He loivat näin LPMO-kemosyntettisiä entsyymejä, jotka pystyivät tunnistamaan ja sitoutumaan erilaisiin muovityyppeihin. Jotkut niistä pystyivät myös tekemään reikiä biosynteettisen muovin pinnalle, PHA:han (polyhydroksialkanoatti).
Työn jatkossa tutkijat arvioivat näiden kemosyntettisten entsyymien hajoamiskykyä eri muovityypeillä valitakseen tehokkaimmat ja yhdistääkseen ne entsymaattisiin cocktailseihin muovien hajoamiseksi. Tavoitteena on luoda entsymaattinen työkalupakki muovien bio-kierrätykseen.
Viitteet:
Munzone A. et al. (2024). Design of Plastic Binding Lytic Polysaccharide Monooxygenases via Modular Engineering.
ACS Chem&Bio engineering
DOI: https://doi.org/10.1021/cbe.4c00125