Plastikleri Parçalayan Enzim

Uluslararası bir araştırma grubu, paketleme ve tekstil alanlarında en sık kullanılan polimer türlerinden biri olan polietilen tereftalatı (PET) biyolojik olarak parçalayabilen enzimin verimliliğini artırmayı başardı.

Yapay olarak üretilen polimerlerden (günlük hayatta genellikle plastik olarak biliriz) birçok alanda yararlanıyoruz. Hayatımızı kolaylaştıran bu malzemelerin doğada kendiliğinden yok olma süreleri çok uzun olduğundan çevre ve canlılar üzerinde olumsuz etkileri var. Bilim insanları bu sorunların üstesinden gelebilmek için polimerlerin geri dönüşüm süreçlerini verimli hale getirmeyi ve doğada biyolojik olarak parçalanarak yok olmalarını sağlayacak yöntemler geliştirmeyi hedefliyor.

2016’da sonuçları Science dergisinde yayımlanan araştırmada Japon bilim insanları, PET şişelerin geri dönüştürüldüğü bir tesisin bulunduğu alandan; üzerine toprak, atık su, çamur ya da katı birikintiler bulaşmış PET atık örnekleri topladı. Araştırmacılar örneklerin birinde PET malzemelerin morfolojisinde (yüzey şekillerinde) değişim olduğunu fark etti. Bu değişimin nedeninin Ideonella sakaiensis 201-F6 olarak isimlendirilen bakteri türü olduğu ve bu bakterinin büyüme sürecinde karbon ve enerji ihtiyacını karşılamak için PET’i kullandığı anlaşıldı. Araştırmacılar Ideonella sakaiensis 201-F6 bakterisinin ürettiği iki enzimin (PETaz ve MHETaz) PET’in biyolojik olarak parçalanmasını sağladığını buldu.

Polimerler, monomer olarak isimlendirilen küçük molekül birimlerinin birbirine bağlanmasıyla oluşan çok uzun moleküllerdir. PET’in üretiminde etilen glikol ve tereftalik asit olarak isimlendirilen iki tür monomer kullanılır.

Sonuçları PNAS dergisinde yayımlanan araştırmada ise bilim insanları PET’in biyolojik olarak parçalanmasında anahtar rolü olan PETaz’ın üç boyutlu yapısının nasıl olduğunu belirledi. Araştırmacılar aynı zamanda enzimin yapısal özelliklerinde bazı değişiklikler yaparak PET’i biyolojik olarak parçalama verimini artırmayı başardı.

Rodrigo Leandro Silveira - PETaz enzimi (mavi) ve PET molekül zinciri (sarı)

Bilim insanlarının sonraki hedefi başka polimer türlerini de biyolojik olarak parçalayabilen enzimler geliştirebilmek. Bu araştırma plastiklerin geri dönüşümü ve sebep oldukları çevre problemleri için uygulanabilir ve kullanışlı çözümler geliştirilmesine öncülük edebilir.

Kaynaklar:

• Yoshida, S. ve ark., “A bacterium that degrades and assimilates poly(ethylene terephthalate)”, Science, Cilt 351, Sayı 6278, s. 1196-1199, 2016.
• Austin, H. P. ve ark., “Characterization and engineering of a plastic-degrading aromatic polyesterase”, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS), 2018. https://doi.org/10.1073/pnas.1718804115