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Entdeckung könnte zu einer Recycling-Lösung für Millionen Tonnen von Plastikflaschen führen

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Engineering eines kunststofffressenden Enzyms

Wissenschaftler haben ein Enzym entwickelt, das einige unserer am häufigsten umweltschädlichen Kunststoffe verdaut und damit eine mögliche Lösung für eines der größten Umweltprobleme der Welt darstellt. Die Entdeckung könnte zu einer Recycling-Lösung für Millionen Tonnen von Plastikflaschen aus Polyethylenterephthalat oder PET führen, die derzeit Hunderte von Jahren in der Umwelt bestehen.

Die Forschung wurde von Teams an der University of Portsmouth und dem National Renewable Energy Laboratory (NREL) des US-Energieministeriums geleitet und in Proceedings der National Academy of Sciences (PNAS) veröffentlicht. Professor John McGeehan von der Universität Portsmouth und Dr. Gregg Beckham vom NREL haben die Kristallstruktur von PETase - einem kürzlich entdeckten Enzym, das PET verdaut - gelöst und anhand dieser 3D-Informationen verstanden, wie es funktioniert. Während dieser Studie entwickelten sie unbeabsichtigt ein Enzym, das den Kunststoff noch besser abbaut als das in der Natur entwickelte.

Die Forscher arbeiten nun daran, das Enzym weiter zu verbessern, damit es in Kürze industriell zum Abbau von Kunststoffen eingesetzt werden kann.

Professor McGeehan, Direktor des Instituts für biologische und biomedizinische Wissenschaften an der School of Biological Sciences in Portsmouth, sagte: "Nur wenige hätten vorhersagen können, dass seit der Verbreitung von Kunststoffen in den 1960er Jahren große Plastikmüllflecken in den Ozeanen schwimmen oder angespült werden an einmalig unberührten Stränden auf der ganzen Welt.

"Wir alle können eine bedeutende Rolle im Umgang mit dem Plastikproblem spielen, aber die wissenschaftliche Gemeinschaft, die diese" Wundermaterialien "geschaffen hat, muss nun alle ihnen zur Verfügung stehenden Technologien nutzen, um echte Lösungen zu entwickeln."

Den Forschern gelang der Durchbruch, als sie die Struktur eines natürlichen Enzyms untersuchten, von dem angenommen wird, dass es sich in einem Abfallrecyclingzentrum in Japan entwickelt hat und ein Bakterium Kunststoff als Nahrungsquelle abgebaut hat. PET, das in den 1940er Jahren als Kunststoff patentiert wurde, gab es in der Natur schon lange nicht mehr. Daher wollte das Team herausfinden, wie sich das Enzym entwickelte und ob es möglich war, es zu verbessern. Das Ziel war, seine Struktur zu bestimmen, aber sie gingen noch einen Schritt weiter und konstruierten zufällig ein Enzym, das PET-Kunststoffe noch besser aufbrechen konnte.

"Serendipity spielt oft eine bedeutende Rolle in der Grundlagenforschung und unsere Entdeckung hier ist keine Ausnahme", sagte Professor McGeehan. "Obwohl die Verbesserung moderat ist, legt diese unerwartete Entdeckung nahe, dass es Raum gibt, diese Enzyme weiter zu verbessern, was uns näher an eine Recyclinglösung für den ständig wachsenden Berg ausrangierter Kunststoffe bringt."

Das Forschungsteam kann nun die Werkzeuge des Protein Engineering und der Evolution anwenden, um es weiter zu verbessern. Die University of Portsmouth und das NREL arbeiteten mit Wissenschaftlern der Diamond Light Source im Vereinigten Königreich zusammen

erschienen am: 2018-04-16 im europaticker



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