Бактерии - пожиратели пластика

Курамшин А.И.
(«ХиЖ», 2016, №5)

Исследователям из группы Йосиды удалось локализовать гены, позволяющие бактерии I.sakaiensis разрушать полиэтилентерефталат до этиленгликоля и терефталевой кислоты

Полиэтилентерефталат (ПЭТ), который получают поликонденсацией этиленгликоля с терефталевой кислотой, находит применение во многих областях — от производства пластиковых бутылок до текстиля. ПЭТ-тара не боится воды и очень инертна, то есть практически идеальна для хранения пищевых продуктов. Ежегодное мировое производство полиэтилентерефталата составляет почти 50 млн тонн, а к 2025 году может достичь 100 млн тонн. К сожалению, оборотная сторона высокого спроса на полимер — растущие горы пластиковых отходов: полиэтилентерефталат очень сложно перерабатывать.

Сосуке Йосида из Киотского технологического института (Япония) и его коллеги решили выяснить, существуют ли бактерии, которые могли бы использовать полиэтилентерефталат в качестве источника углерода. Найти такой организм в природе было не легче, чем иголку в стоге сена.

Прочесав двор завода, занимающегося вторичной переработкой полиэтилентерефталата в городе Сакаи, Йосида и его коллеги отобрали 250 образцов почвы, сточных вод и других загрязненных ПЭТ-объектов. На следующем этапе исследования они использовали образцы для скрининга микроорганизмов, способных использовать тонкую пленку из низкокристаллического полиэтилентерефталата в качестве главного источника углерода. Анализ одного из образцов дал обнадеживающие результаты: через 15 суток после начала эксперимента пленка в нем оказалась проедена насквозь — около 75% полиэтилентерефталата превратилось в диоксид углерода.

Микроорганизмом с интересными пищевыми пристрастиями оказалась грамотрицательная бактерия, которую назвали в честь города, где ее нашли, — Ideonella sakaiensis 201-F6. Исследователям удалось определить и ферменты, позволяющие бактерии переваривать полимер. Сначала они расшифровали ее ДНК и обнаружили гены, которые, судя по их последовательностям, могут быть вовлечены в расщепление ПЭТ. Один из этих генов имел сходство с геном другой бактерии, о котором уже было известно, что он отвечает за экспрессию белка, разлагающего ПЭТ. (Разнообразные микроорганизмы, поедающие пластики, ученым встречались и ранее, см., например, «Химию и жизнь», 2013, 8.)

Обнаруженный ген клонировали и наработали в достаточных количествах экспрессируемый им белок — фермент ПЭТазу (PETase). Оказалось, что этот фермент действительно способствует гидролизу полимерной цепи полиэтилентерефталата до моно(2-гидроксиэтил)терефталевой кислоты. Переработка не останавливается на этой стадии: второй фермент способствует дальнейшему гидролизу до этиленгликоля и терефталевой кислоты, которые затем полностью разрушаются бактериями до углекислого газа и воды.

Как подчеркивает Йосида, обнаружение питающихся пластиком бактерий и их ферментов еще не означает, что проблема пластика в окружающей среде решена. Скорее эти результаты окажутся полезными для нового подхода к вторичной переработке ПЭТ на заводах, где можно будет заменить химическую деструкцию полимера биологической.

s20160512 chem bactery pdf.png

123

Разные разности

07.07.2020 18:00:00

…проект ИТЭР по созданию крупнейшего в мире термоядерного реактора прошел важную веху — на место установлено основание криостата, самая большая и тяжелая часть токамака...

…созданы структуры для фотосинтеза, более эффективного, чем природный, — капли размером с клетку, содержащие мембраны хлоропластов шпината и компоненты ферментативного цикла для синтеза органических молекул из углекислого газа…

…каждая третья женщина европейского происхождения имеет «неандертальский» вариант рецептора гормона прогестерона, связанный с повышенной рождаемостью, более редким кровотечением на ранних сроках беременности и меньшим количеством выкидышей…


>>
20.05.2020 18:30:00

Вакцины – какие, сколько и на какой стадии?

Даже когда острая фаза пандемии COVID-19 закончится и меры карантина больше не будут нужны, сам вирус никуда не денется, а продолжит жить среди нас. Самый эффективный способ от него защититься – сделать вакцину.

>>
18.05.2020 19:00:00

Коронавирусы: в семье не без урода

Найдены молекулярные отличия более патогенных коронавирусов от менее патогенных. Пока не вполне ясно, как эти отличия работают. Но возможно ученые смогут понять, почему настолько похожие инфекционные агенты приводят к таким разным последствиям для человека.

>>
13.05.2020 17:00:00

…из-за снижения транспортных потоков во время пандемии коронавируса уменьшились сейсмические шумы в коре Земли; специалисты считают, что это облегчит мониторинг слабых землетрясений, вулканической активности и других сейсмических событий...

…6 марта с мыса Канаверал стартовала миссия Space X CRS-20, которая доставит на МКС 250 пробирок со стволовыми клетками человека; на протяжении месяца они будут развиваться в кости, хрящи и другие ткани в условиях невесомости...

…по мере того как на рынок выходят художественные произведения, разработанные с помощью генеративных алгоритмов и когнитивной робототехники, встает вопрос об авторском праве на них…

>>
05.05.2020 17:00:00

Смартфон может незаметно передавать секретные сведения посторонним через неучтенную разработчиками прореху на границе между столом и смартфоном. Как же это может быть? Ответ в ходе серии экспериментов получили исследователи из Вашингтонского университета.

>>