Forskarna som konstruerade om plastätande enzymet PETase har nu skapat en enzymcocktail som kan smälta plast upp till sex gånger snabbare.

Ett andra enzym, hittas i samma skräpbostadsbakterie som lever på en diet av plastflaskor, har kombinerats med PETase för att påskynda nedbrytningen av plast.

PETas bryter ner polyetylentereftalat (PET) tillbaka till sina byggstenar, skapa en möjlighet att återvinna plast i det oändliga och minska plastföroreningarna och de växthusgaser som driver klimatförändringarna.

PET är den vanligaste termoplasten, används för att tillverka dryckesflaskor för engångsbruk, kläder och mattor och det tar hundratals år att bryta ner i miljön, men PETase kan förkorta denna tid till dagar.

Den första upptäckten skapade utsikterna till en revolution inom plaståtervinning, skapa en potentiell lågenergilösning för att hantera plastavfall. Teamet konstruerade det naturliga PETase -enzymet i laboratoriet för att vara cirka 20 procent snabbare på att bryta ner PET.

Nu, samma transatlantiska team har kombinerat PETase och dess "partner", ett andra enzym som heter MHETas, för att generera mycket större förbättringar:helt enkelt att blanda PETase med MHETase fördubblade hastigheten på PET -nedbrytning, och konstruera en koppling mellan de två enzymerna för att skapa ett "superenzym", ökade denna aktivitet med ytterligare tre gånger.

Studien publiceras i tidskriften Förfaranden från National Academy of Sciences .

Teamet leddes tillsammans av forskarna som konstruerade PETase, Professor John McGeehan, Direktör för Center for Enzyme Innovation (CEI) vid University of Portsmouth, och Dr Gregg Beckham, Senior forskare vid National Renewable Energy Laboratory (NREL) i USA.

Professor McGeehan sa:"Gregg och jag chattade om hur PETase angriper plastytan och MHETase hackar upp saker ytterligare, så det verkade naturligt att se om vi kunde använda dem tillsammans, efterlikna vad som händer i naturen.

"Våra första experiment visade att de verkligen fungerade bättre tillsammans, så vi bestämde oss för att försöka länka dem fysiskt, som två Pac-män förenade av ett snöre.

"Det krävdes mycket arbete på båda sidor av Atlanten, men det var värt ansträngningen – vi var glada över att se att vårt nya chimära enzym är upp till tre gånger snabbare än de naturligt utvecklade separata enzymerna, öppnar nya vägar för ytterligare förbättringar."

Den ursprungliga upptäckten av PETase-enzym förebådade det första hoppet att en lösning på det globala plastföroreningsproblemet kan vara inom räckhåll, även om PETase ensamt ännu inte är tillräckligt snabbt för att göra processen kommersiellt lönsam för att hantera massor av kasserade PET -flaskor som strömmar jorden.

Kombinera det med ett andra enzym, och hitta tillsammans att de fungerar ännu snabbare, innebär ytterligare ett steg framåt för att hitta en lösning på plastavfall.

PETase och det nya kombinerade MHETase-PETase fungerar båda genom att smälta PET-plast, återställa den till sina ursprungliga byggstenar. Detta gör att plast kan tillverkas och återanvändas oändligt, minska vårt beroende av fossila resurser som olja och gas.

Professor McGeehan använde diamantljuskällan, i Oxfordshire, en synkrotron som använder intensiva strålar av röntgenstrålar 10 miljarder gånger ljusare än solen för att fungera som ett mikroskop som är kraftfullt nog att se enskilda atomer. Detta gjorde det möjligt för teamet att lösa 3D-strukturen av MHETase-enzymet, ge dem molekylära ritningar för att börja konstruera ett snabbare enzymsystem.

Den nya forskningen kombinerade strukturella, beräkning, biokemiska och bioinformatiska metoder för att avslöja molekylär insikt i dess struktur och hur den fungerar. Studien var en enorm laginsats som involverade forskare på alla nivåer av deras karriärer.

En av de mest yngre författarna, Rosie Graham, en gemensam Portsmouth CEI-NREL Ph.D. student sa:"Min favoritdel av forskningen är hur idéerna börjar, om det är över kaffe, på en tågpendling eller när du passerar i universitetets korridorer kan det verkligen vara när som helst.

"Det är ett riktigt bra tillfälle att lära sig och växa som en del av detta samarbete mellan Storbritannien och USA och ännu mer att bidra med ytterligare en del av historien om att använda enzymer för att ta itu med några av våra mest förorenande plaster."

Center for Enzyme Innovation tar enzymer från den naturliga miljön och, använder syntetisk biologi, anpassar dem för att skapa nya enzymer för industrin.