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

08.07.2019 16:00:00

...необходимы новые оценки значимости научных журналов, более широкие и прозрачные, чем импакт-фактор...

...деградацию полиэтиленового и полистиролового мусора в море ускоряет специализированное сообщество бактерий...

...смертность африканских слонов от браконьерства снизилась с 10% в 2011 году до менее 4% в 2017-м, вероятно, из-за запрета на торговлю слоновой костью в Китае...

>>
28.06.2019 14:00:00

Доктор Аниш Бхува из Лондонского университетского колледжа решила проследить за изменениями системы кровоснабжения у тех, кто впервые решил пробежать лондонский марафон.

>>
26.06.2019 16:00:00

Оказывается, к закону сохранения можно подойти творчески и получить нечто из видимого ничто. А именно, высечь искру из физического вакуума. Как это сделать — придумали физики из Старклайдского университета.

>>
03.06.2019 17:00:00

...найдена первая экзопланета размером с Землю на расстоянии 53 световых лет от нашей Земли...

...проведено крупнейшее до сих пор исследование здоровья трансгендерных людей...

...если мышей поместить в систему из трех клеток, одну они будут использовать как туалет, а другую — как спальню...


>>
29.05.2019 16:00:00

Мешает ли поляризованность сотрудников работе? Как лучше: чтобы все в коллективе придерживались сходных политических взглядов или чтобы учились уживаться с «этими»?

>>