Un equipo de investigación de ingeniería metabólica de KAIST ha sugerido recientemente un mecanismo molecular que muestra una degradabilidad superior del tereftalato de polietileno PET.
Este es el primer informe que determina simultáneamente la estructura cristalina 3D de la PETasa de Ideonella sakaiensis y desarrolla la nueva variante con degradación mejorada del PET.
Recientemente, diversos proyectos de investigación están trabajando para abordar la no degradabilidad de los materiales. Una bacteria que degrada el poli tereftalato de etileno PET llamada Ideonella sakaiensis fue identificada recientemente por la posible degradación y reciclaje del PET por el equipo japonés en ciencia revista Yoshida et al., 2016. Sin embargo, aún no se ha identificado el mecanismo molecular detallado de la degradación del PET.
El equipo del Profesor Distinguido Sang Yup Lee del Departamento de Ingeniería Química y Biomolecular y el equipo del Profesor Kyung-Jin Kim del Departamento de Biotecnología de la Universidad Nacional de Kyungpook llevaron a cabo esta investigación. Los hallazgos se publicaron en Comunicaciones de la naturaleza el 26 de enero
Esta investigación predice un mecanismo molecular especial basado en la simulación de acoplamiento entre PETasa y un sustrato de imitación alternativa de PET. Además, lograron construir la variante para IsPETasa con actividad degradadora de PET mejorada utilizando ingeniería de proteínas basada en estructuras.
Se espera que los nuevos enfoques adoptados en esta investigación puedan servir de base para futuros estudios de otras enzimas capaces de degradar no solo el PET sino también otros plásticos.
El PET es una fuente muy importante en nuestra vida diaria. Sin embargo, el PET después de su uso causa enormes problemas de contaminación a nuestro medio ambiente debido a su no biodegradabilidad, que ha sido una gran ventaja del PET. Convencionalmente, el PET se desecha en vertederos, utilizandoincineración y, a veces, reciclaje utilizando métodos químicos, lo que induce una contaminación ambiental adicional. Por lo tanto, un nuevo desarrollo de enzimas degradantes de PET altamente eficientes es esencial para degradar el PET utilizando métodos ecológicos de base biológica.
Recientemente, una nueva especie bacteriana Ideonella sakaiensis , que puede usar PET como fuente de carbono, se aisló. La PETasa de I. sakaiensis IsPETase puede degradar la PET con un éxito relativamente mayor que otras enzimas que degradan la PET. Sin embargo, el mecanismo enzimático detallado no se ha dilucidado, lo que dificulta los estudios adicionales.
Los equipos de investigación investigaron cómo el sustrato se une a la enzima y qué diferencias en la estructura de la enzima dan como resultado una actividad degradante de PET significativamente mayor en comparación con otras cutinasas y esterasas, lo que hace que IsPETase sea muy atractiva para aplicaciones industriales para el reciclaje de desechos de PET.
Basado en la estructura 3D y los estudios bioquímicos relacionados, predijeron con éxito las razones de la extraordinaria actividad degradante de PET de IsPETase y sugirieron otras enzimas que pueden degradar PET con un árbol filogenético recién clasificado. El equipo propuso que 4 restos MHET son los mássustratos adecuadamente emparejados debido a una hendidura en la estructura incluso con los 10-20 mers para PET. Esto es significativo ya que es la primera simulación de acoplamiento entre PETasa y PET, no su monómero.
Además, lograron desarrollar una nueva variante con una actividad de degradación de PET mucho mayor usando una estructura cristalina de esta variante para mostrar que la estructura modificada es mejor para acomodar sustratos de PET que la PETasa de tipo salvaje, lo que conducirá al desarrollo de enzimas superiores adicionalesy construcción de plataformas para el reciclaje microbiano de plástico.
El profesor Lee dijo: "La contaminación ambiental de los plásticos sigue siendo uno de los mayores desafíos a nivel mundial con el aumento del consumo de plásticos. Construimos con éxito una nueva variante superior de degradación de PET con la determinación de una estructura cristalina de PETasa y su mecanismo molecular degradante.Esta novedosa tecnología ayudará a realizar más estudios para diseñar enzimas más superiores con alta eficiencia en la degradación. Este será el tema de los proyectos de investigación en curso de nuestro equipo para abordar el problema de la contaminación ambiental global para la próxima generación ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por El Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea KAIST . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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