研究者らは、私たちの最も一般的な汚染物質の一部を消化して消費できる酵素を特定し、設計しました。 プラスチック リサイクルと闘いに希望を与える 汚染
汚染 プラスチック プラスチックの形で世界最大の環境問題です 汚染 そして、この問題に対する最適な解決策は依然として見つかっていない。ほとんど プラスチック 石油または天然ガスは、エネルギー集約的な技術を使用して抽出および処理される再生不可能な資源から作られています。したがって、その製造と生産自体が脆弱な生態系にとって非常に破壊的です。プラスチックの破壊（主に焼却）により空気が発生し、 水 そして土地 汚染。過去 79 年間に生産されたプラスチックの約 70 パーセントが埋め立て地または一般環境に捨てられ、リサイクルされるのはわずか約 51 パーセントで、残りは焼却されています。この焼却プロセスでは、脆弱な労働者が発がん性物質を含む有毒化学物質にさらされます。海洋には約XNUMX兆個のマイクロプラスチック粒子が存在するといわれており、海洋生物は徐々に減少している。プラスチックの微粒子の一部は空気中に吹き飛ばされ、 汚染 そして私たちがそれらを吸い込んでしまう可能性が現実にあります。 1960年代には、プラスチックの出現と普及が、いつか私たちの美しい海や大気中に漂い、貴重な土地に投棄される膨大なプラスチック廃棄物という重荷になるとは誰も予想できませんでした。
プラスチック 包装はプラスチックの最大の脅威であり、最も腐敗した使用法です。しかし問題は、ビニール袋があらゆる場所にあり、あらゆる小さな目的に使用され、その使用法が制御されていないことです。この種の合成プラスチックは生分解せず、埋め立て地に放置されて蓄積され、環境問題に貢献します。 汚染。 「プラスチックの完全禁止」、特に包装に使用されるポリスチレンの取り組みが行われている。しかし、プラスチックは依然として陸地、空気、水中に遍在し、増加し続けているため、これは望ましい結果にはつながりません。プラスチックは常に肉眼で見えるわけではありませんが、どこにでもあると言っても過言ではありません。プラスチック材料のリサイクルと廃棄問題に取り組むことができないのは残念です。
に掲載された研究では 米国国立科学アカデミー紀要、研究者は既知の自然を発見しました 酵素 プラスチックを食べます。 日本のセンターでリサイクルの準備ができている廃棄物から見つかった酵素の構造を調べていたときに、これは偶然の発見でした。 Ideonella sakaiensis 201-F6と呼ばれるこの酵素は、数百万トンのペットボトルで最も一般的に使用されている特許取得済みのプラスチックPETまたはポリエチレンテレフタレートを「食べる」または「供給する」ことができます。 この酵素は基本的に、バクテリアが食物源としてのプラスチックを分解することを可能にしました。 現在、PETのリサイクルソリューションは存在せず、PETで作られたペットボトルは環境中に数百年以上存続します。 ポーツマス大学と米国エネルギー省の国立再生可能エネルギー研究所（NREL）のチームが主導するこの研究は、大きな希望を生み出しました。
当初の目標は、この天然酵素（PETaseと呼ばれる）の10次元結晶構造を決定し、この情報を使用してこの酵素がどのように機能するかを正確に理解することでした。 彼らは、太陽のXNUMX億倍の明るさの強力なX線ビームを使用して、構造を解明し、個々の原子を確認しました。 そのような強力なビームは、酵素の内部の働きを理解することを可能にし、より速くより効率的な酵素を設計することができる正しい青写真を提供しました。 PETaseは、クチナーゼと呼ばれる別の酵素と非常によく似ていることが明らかになりました。ただし、PETaseには特別な機能があり、（天然のポリマーではなく）人工のポリマーに対応すると考えられるより「オープンな」活性部位があります。 これらの違いは、PETaseが特にPETを含む環境でより進化し、PETを分解する可能性があることを即座に示しました。 彼らは、PETaseの活性部位を変異させて、クチナーゼのように見せました。 その後に続いたのはまったく予想外の結果であり、PETase変異体は天然のPETaseよりもさらによくPETを分解することができました。 このように、天然酵素の能力を理解し、改善しようとする過程で、研究者は、PETを分解する際に天然酵素よりもさらに優れた新しい酵素を誤って設計することになりました。 プラスチック。 この酵素は、PETプラスチックのバイオベースの代替品であるポリエチレンフランジカルボキシレート（PEF）も分解する可能性があります。これにより、PEF（ポリエチレンフラノエート）やPBS（ポリブチレンサクシネート）などの他の基質に取り組む希望が生まれました。 酵素工学と進化のためのツールは、さらなる改善のために継続的に適用することができます。 研究者たちは、酵素を改良して、その機能を強力な大規模な産業施設に組み込むことができるようにする方法を模索しています。 エンジニアリングプロセスは、バイオ洗浄洗剤やバイオ燃料の製造に現在使用されている酵素と非常によく似ています。 この技術は存在するため、今後数年間で産業の実行可能性を実現できるはずです。
この研究のいくつかの側面を理解するには、さらなる研究が必要です。 まず、酵素は大きなプラスチック片を小さな断片に分解するため、ペットボトルのリサイクルをサポートしますが、このプラスチックはすべて最初に回収する必要があります。 回収されたこの「小さい」プラスチックは、ペットボトルに戻すために使用できます。 酵素は、環境内で実際に「プラスチックを自分で見つけに行く」ことはできません。 提案されたオプションのXNUMXつは、この酵素をいくつかのバクテリアに植えることで、高温に耐えながらプラスチックをより高い速度で分解し始めることができます。 また、この酵素の長期的な影響を理解する必要があります。
プラスチック廃棄物に対処するためのこのような革新的なソリューションの影響は、地球規模で非常に大きなものとなるでしょう。私たちはプラスチックそのものの出現以来、プラスチック問題に取り組んできました。単一プラスチックの使用を禁止する法律があり、現在ではどこでもリサイクルプラスチックが好まれています。スーパーマーケットでのビニール製キャリーバッグの禁止などの小さな措置でも、メディアで大きく取り上げられています。重要なのは、自分たちの環境を維持したい場合は、迅速に行動する必要があるということです。 惑星 プラスチック製 汚染。私たちは子供たちにもリサイクルを奨励しながら、日常生活にリサイクルを取り入れ続けなければなりません。私たちは、私たち自身の努力と並行して実行できる、長期的な優れた解決策をまだ必要としています。この研究は、私たちの最大の問題の 1 つへの取り組みの始まりを示します。 惑星 向かい合っている。
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ソース
ハリーPら。 2018.プラスチック分解芳香族ポリエステル分解酵素の特性評価とエンジニアリング。 国立科学アカデミーの議事録。 https://doi.org/10.1073/pnas.1718804115
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