Plastiği bozduğu ve ayrıştırdığı gösterilen bakteriler, 2016’dan beri uluslararası araştırmaların kilit alanlarından biri olmuştur. Şimdi Manchester Üniversitesi merkezli bir ekip, insanlara plastik atıkları azaltmak için tasarlanmış bakteri hücrelerine başvurmada yardımcı olabilecek biyoteknolojik bir atılım gerçekleştirdi.
PET plastik, küresel olarak yaratılan plastik hacmi ve geri dönüştürülmeyen içme şişeleri, paket servis kapları ve mikro plastiklerin çevreye olan etkisi nedeniyle uzun zamandır bir endişe kaynağı olmuştur.
Plastiğin parçalanmasının zor olmasının bir nedeni, monomerlerden (polimerleri oluşturmak üzere birbirine bağlanan küçük moleküllerden) oluşan kimyasal yapısıdır. Bugüne kadar, bakterilerin PET plastiği kurucu monomerlere indirgeme yeteneği üzerine birçok çalışma yapılmıştır. Bununla birlikte, bu bakterilerin karşılıklı monomerleri tanıma ve hücrelerine alma yetenekleri üzerine yapılan çalışmalar sınırlıdır.
Nature Communications dergisinde bugün yayınlanan yeni araştırmada, Manchester Biyoteknoloji Enstitüsü’nden araştırmacılar, monomer tereftalatın (TPA) çözünen bağlayıcı protein TphC tarafından hücreye alımında yer alan önemli bir proteinin tanınma potansiyelini inceledi.
2050 yılına kadar, plastik kullanımının üç katına çıkması bekleniyor ve genellikle plastik ambalaj sadece bir kez kullanılıyor. Ev ve endüstriyel geri dönüşüm çabalarındaki artışa rağmen, hala sistemik bir sorun var ancak aynı zamanda bir iş fırsatı da var. Plastiklerin mikrobiyal bozunmasını geliştirmek, bu küresel sorunla mücadelede anahtar olabilir.
Manchester ekibi, substrat TPA’nın TphC tarafından nasıl tanındığını belirlemek için biyokimyasal ve yapısal teknikler kullandı. Araştırmanın başyazarı Dr. Neil Dixon şunları söyledi: “Bakterilerin ksenobiyotik kimyasalları nasıl tanıdığını ve ayrıştırdığını anlamak hem ekolojik hem de biyoteknolojik açıdan önemlidir. Bu plastik bozunma ürünlerinin bakteri hücrelerine nasıl alındığını moleküler düzeyde anlamak demek daha sonra ivedi çevre endişelerini gidermek için biyoremediasyon uygulamaları için tasarlanmış hücrelerde taşıyıcıları kullanabiliriz anlamına geliyor.”
TPA bağlanması üzerine hem açık hem de kapalı konfirmasyonlarda TphC’yi görselleştirmeye izin veren teknikleri kullanarak, homolog taşıyıcı proteinleri ve ayrıca TPA parçalanması ve asimilasyonunda yer alan enzimleri keşfetmek için genom madenciliği yaklaşımlarını kullandılar.
Bu çıkarılan genomik parçalar, dairesel plastik biyo-ekonomi çözümlerine yönelik gelecekteki biyoteknolojik ve metabolik mühendislik çabaları için genetik bir kaynak sağlar. Atık plastiği ayrıştırmak ve özümsemek için tasarlanmış enzimlerin ve mikropların kullanımına büyük ilgi ve kullanımında potansiyel vardır.
Bu yeni bulgular artık, plastik atıkların biyolojik olarak iyileştirilmesi ve biyolojik temelli geri dönüşümü için geliştirilmiş mikrobiyal hücreleri destekleyecektir.
Kaynak: Trishnamoni Gautom et al, Structural basis of terephthalate recognition by solute binding protein TphC, Nature Communications (2021). DOI: 10.1038/s41467-021-26508-0
Orijinal makale: Phys.org
