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

Разные разности

07.10.2019 17:00:00

...устройство весом 307 г, прикрепленное к колену пользователя, может генерировать 1,6 микроватта энергии за счет движения ноги при ходьбе...

...брюхоногий моллюск Chrysomallon squamiferum стал первым глубоководным животным, оказавшимся под угрозой исчезновения из-за добычи полезных ископаемых на морском дне...

...водные экстракты кузнечиков, сверчков и шелковичных червей в пять раз богаче антиоксидантами, чем апельсиновый сок...


>>
27.09.2019 12:00:00

Развитие информационных технологий породили много интересных явлений. Одно из них – журналы открытого доступа, из которых несколько лет назад выделилась особая группа так называемых журналов-хищников (predatory journals).

>>
25.09.2019 18:00:00

Британские историки ищут добровольцев для расшифровки записей сэра Хемфри Дэви. Поучаствовать в проекте можно на сайте zooniverse.org

http://bit.ly/HDavy

>>
02.09.2019 17:00:00

...японский космический аппарат «Хаябуса-2» взял образец материала из глубины астероида Рюгу и должен вернуться на Землю в декабре 2020 года...

...разработаны умные очки, компенсирующие возрастную потерю способности глаза к аккомодации...

...у членов парламента Великобритании больше проблем с психическим здоровьем, чем в среднем по популяции...


>>
27.08.2019 16:00:00

В мире сложилась странная ситуация, когда одни стремятся всеми силами уменьшить выбросы углекислого газа, а другие планируют эти выбросы увеличивать – строят всё новые электростанции и котельные для получения энергии из ископаемого топлива

>>