Учёные выделили 12 ферментов, способных разлагать полиуретан и нейлон

Поиск ферментов для разложения пластика обычно ведётся через анализ геномных баз данных — исследователи ищут последовательности генов, похожие на уже известные. Но учёные из Орхуса и Копенгагена выбрали другой путь: они применили метод биопроспектинга, то есть поиска в самой природе организмов и генетического материала, пригодных для науки и промышленности.

Где и как собирали образцы

Исследователи собрали миллионы бактерий из четырёх мест: свалки в Кении, тропического зоопарка Randers Regnskov, кишечника личинок восковой моли (купленных в магазине зоотоваров) и компостной кучи в 10 километрах от университета в Орхусе. Один из авторов работы, Андреас Мёллебьерг, лично отправился в Кению и собрал образцы со свалки, где проживали сотни людей. Позже команда также собрала пластиковые отходы в 34 километрах от университета на территории зоопарка.

Метод фильтрации: поиск светящихся бактерий

В лаборатории исследователи использовали технику флуоресцентной сортировки клеток (FACS). Они смешивали бактерии с молекулами, имитирующими химические связи в полиуретане и нейлоне, которые светились при контакте с бактерией, содержащей нужный фермент. Машина для сортировки клеток могла сканировать до 10 000 бактерий в секунду и выбирать светящиеся клетки. Затем активные ферменты очищали и идентифицировали с помощью хроматографии, тестов активности и масс-спектрометрии.

Результаты: 12 ферментов разной эффективности

В итоге исследователи выделили 29 бактерий, способных разлагать пластик, и идентифицировали 12 ферментов, в разной степени расщепляющих полиуретан и нейлон: 10 для полиуретана и 2 для нейлона. Один из реалистичных тестов проводился на полиуретановой матрасной пене в порошкообразной форме.

Лучший кандидат — из компоста

Самый перспективный фермент назван CC PUR1. Аббревиатура «CC» происходит от названия бактерии Chelatococcus composti, выделенной из компостной кучи, а «PUR» — от термина PURase (полиуретан-гидролаза). Этот фермент имеет очень широкую щель связывания, что позволяет ему работать с крупными полимерами. Он также отличается стабильностью и лучше других выдерживает высокие температуры и различные растворители.

Следующие шаги

Исследование опубликовано в журнале Angewandte Chemie. Это первый случай, когда биопроспектинг применён в таком масштабе и охватил такой широкий спектр сред для поиска ферментов, способных разлагать полиуретан и нейлон — оба типа пластика считаются особенно сложными для деградации. Теперь учёные работают над улучшением способности ферментов разлагать эти материалы, но промышленное применение ещё требует проверки эффективности в масштабных условиях.

Это данные исследования, а не медицинский совет или готовое решение для переработки.