Sedan 1950-talet har ökningen av den globala plastproduktionen parallellt med en oroande ökning av plastavfall. Bara i USA genererades häpnadsväckande 35 miljoner ton plastavfall 2017, med endast en bråkdel som återvinns eller förbränns, vilket lämnar majoriteten att tyna bort på deponier. Polyetylentereftalat (PET), en viktig bidragsgivare till plastavfall, särskilt från livsmedelsförpackningar, utgör betydande miljöutmaningar på grund av dess långsamma nedbrytning och föroreningar.
Ansträngningarna att ta itu med denna fråga har intensifierats, med forskare som utforskar innovativa lösningar som att utnyttja kraften hos mikroorganismer och enzymer för PET-nedbrytning. Befintliga enzymer kommer dock ofta till korta när det gäller effektivitet, särskilt vid temperaturer som gynnar industriella tillämpningar.
Ange cutinase, ett lovande enzym känt för sin förmåga att bryta ner PET effektivt. Härrörande från organismer som Fusarium solani, har cutinas visat en anmärkningsvärd potential för att nedbryta PET och andra polymera substrat. De senaste genombrotten inkluderar upptäckten av blad- och grenkompostkutinas (LCC), som uppvisar oöverträffade PET-nedbrytningshastigheter vid höga temperaturer, och IsPETase, som utmärker sig vid lägre temperaturer.
I en nyligen publicerad studie publicerad i Catalysis Today , presenterade forskare från NYU Tandon under ledning av Jin Kim Montclare, professor i kemi- och biomolekylär teknik, ett nytt arbetsflöde för beräkningsscreening som använder avancerade protokoll för att designa varianter av LCC med förbättrade PET-nedbrytningsförmåga liknande de i isPETase.
Genom att integrera beräkningsmodellering med biokemiska analyser har de identifierat lovande varianter som uppvisar ökat hydrolysbeteende, även vid måttliga temperaturer.
Denna studie understryker den transformativa potentialen hos beräkningsscreening i enzymredesign, och erbjuder nya vägar för att ta itu med plastföroreningar. Genom att införliva insikter från naturliga enzymer som IsPETase banar forskare väg för utvecklingen av högeffektiva PET-hydrolyserande enzymer med betydande konsekvenser för miljömässig hållbarhet.
Mer information: Dustin Britton et al, Proteinkonstruerade blad- och grenkompostkutinasvarianter med beräkningsscreening och IsPETase-homologi, Catalysis Today (2024). DOI:10.1016/j.cattod.2024.114659
Tillhandahålls av NYU Tandon School of Engineering
