キメラタンパク質はボトルプラスチックのリサイクルを加速します

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ビデオ: 【1分間動画事典】03 PETボトル 分別排出ルール 2022, 12月
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Anonim
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生物学者は、細菌IdeonellasakaiensisのPETプラスチックの2酵素切断システムからのMHETaseタンパク質を調査して説明しました。この酵素のメインドメインは、システムの2番目のタンパク質であるPETaseのドメインと類似していることが判明しました。研究者たちはまた、PET切断のステップである異なる反応を触媒することを可能にする両方のタンパク質のユニークな特性を発見しました。科学者たちは、2つの酵素の活性を調べることにより、プラスチックをさらによく処理するキメラタンパク質をそれらから作成しました。研究はジャーナルPNASに掲載されています。

プラスチックのリサイクルの問題は今深刻です:人間の活動のこの製品は新しい場所を汚染します。最近、海や土壌に続いて、空中でもマイクロプラスチックが発見されました。プラスチックの粒子は、南極の無脊椎動物の腸ですでに発見されています。つまり、プラスチックの廃棄物は、壊れやすい南極の生態系の食物網にも定着しています。

研究者たちは、生物の間でプラスチックを処理する方法を見つけようとしています。たとえば、最近、細菌I.sakaiensisの酵素系を発見しました。このシステムは、PETaseとMGETaseの2つの酵素で構成されています。各タンパク質は、PETの切断における1つのステップであるポリエチレンテレフタレートを触媒します。この素材は、ペットボトル、蓋、敷物、ブラシ、フィルム、グラスなどの製造に使用されます。このプラスチックは、テレフタル酸とエチレングリコールの混合物から合成されます。 I. sakaiensisの2酵素系は、PETを同じ物質に分解します。 PETaseはPETをMGET、テレフタル酸、エチレングリコールの混合物に変換し、MGETaseはMGETを分解します。

John E. McGeehanが率いるコロラド州の国立再生可能エネルギー研究所の研究者は、X線回折分析を使用してMHETの結晶構造を再構築しました。これを行うために、科学者はタンパク質結晶(溶液の外側の分子の集合体)を取得し、それらをX線にさらし、回折後に波を記録しました。回折パターンは、分子内の各原子の位置を判断するために使用でき、したがって、その構造を確立するために使用できます。

酵素が異なる反応を触媒するという事実にもかかわらず、MGETase分子はPETase分子に類似していることが判明しました。それらのメインドメインはほぼ一致していましたが、前者では異なるカバードメインが見つかりました。分子構造のさらなる研究は、これらの酵素の基質特異性がそれらのそれぞれに特有の特性を提供することを示しました。たとえば、研究者は「蓋のない」MHETaseを作成し、そのような酵素が従来のMHETaseの触媒機能を実行しないことを示しました。

彼らはまた、タンパク質の構造をCHARMM分子シミュレーター(分子の特性を予測するコンピューターモデル)に入れました。したがって、活性中心での脱アシル化(触媒作用中のアシル基の除去)が酵素の働きの制限段階であることを確立することが可能でした。研究者らはまた、MGETaseのさまざまな形態と相同体の活性を比較し、触媒作用に重要なアミノ酸を特定しました。

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MGET(紫)の酵素消化による脱アシル化。これが発生すると、テレフタル酸が放出され、セリン225とヒスチジン528の残留物が減少します。

2つのタンパク質がどのように連携するかをテストするために、科学者は、PETaseとPETaseのみを異なる濃度でMHETaseと混合してPETプラスチックを処理しました。分解の最初の段階を触媒するのはPETaseですが、フィルムは両方の酵素の存在下でより速く分解することが判明しました。次に、生物学者は単に両方のタンパク質を「縫い合わせ」、キメラをテストしました。このような酵素は、PETの処理(p≤0.0001)とMGETの切断(p≤0.0005)の両方で、どのタンパク質よりも個別に機能することがわかりました。

最近、フランスの研究者は、PETの90%を10時間で分解できる人工酵素を合成しました。得られた物質の性質は、石油製品の元の原料に劣らず、再利用することができます。これにより、クローズドな生産サイクルを実現できます。

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