Os cientistas que reprojetaram a enzima que se alimenta de plástico PETase criaram agora um 'coquetel' de enzimas que pode digerir o plástico até seis vezes mais rápido.

Uma segunda enzima, encontrada na mesma bactéria que vive em uma dieta de garrafas plásticas, foi combinado com PETase para acelerar a decomposição do plástico.

PETase decompõe tereftalato de polietileno (PET) de volta em seus blocos de construção, criando uma oportunidade de reciclar plástico infinitamente e reduzir a poluição do plástico e os gases de efeito estufa que causam as mudanças climáticas.

PET é o termoplástico mais comum, usado para fazer garrafas de bebidas de uso único, roupas e tapetes e leva centenas de anos para se decompor no meio ambiente, mas a PETase pode reduzir esse tempo para dias.

A descoberta inicial abriu a perspectiva de uma revolução na reciclagem de plásticos, criando uma solução potencial de baixo consumo de energia para lidar com o lixo plástico. A equipe desenvolveu a enzima PETase natural em laboratório para ser cerca de 20% mais rápida na decomposição do PET.

Agora, a mesma equipe transatlântica combinou PETase e seu 'parceiro', uma segunda enzima chamada MHETase, para gerar melhorias muito maiores:simplesmente misturar PETase com MHETase dobrou a velocidade de decomposição do PET, e a engenharia de uma conexão entre as duas enzimas para criar uma 'superenzima', aumentou esta atividade em mais três vezes.

O estudo está publicado na revista Proceedings of the National Academy of Sciences .

A equipe foi co-liderada pelos cientistas que desenvolveram o PETase, Professor John McGeehan, Diretor do Centro de Inovação de Enzimas (CEI) da Universidade de Portsmouth, e Dr. Gregg Beckham, Pesquisador Sênior do Laboratório Nacional de Energia Renovável (NREL) nos EUA.

O professor McGeehan disse:"Gregg e eu estávamos conversando sobre como o PETase ataca a superfície dos plásticos e o MHETase retalha ainda mais as coisas, então parecia natural ver se poderíamos usá-los juntos, imitando o que acontece na natureza.

"Nossos primeiros experimentos mostraram que eles realmente funcionam melhor juntos, então decidimos tentar ligá-los fisicamente, como dois Pac-men unidos por um pedaço de barbante.

"Deu muito trabalho dos dois lados do Atlântico, mas valeu a pena o esforço - ficamos maravilhados em ver que nossa nova enzima quimérica é até três vezes mais rápida do que as enzimas separadas desenvolvidas naturalmente, abrindo novos caminhos para melhorias futuras. "

A descoberta da enzima PETase original anunciou a primeira esperança de que uma solução para o problema global de poluição por plástico possa estar ao alcance, embora a PETase sozinha ainda não seja rápida o suficiente para tornar o processo comercialmente viável para lidar com as toneladas de garrafas PET descartadas espalhadas pelo planeta.

Combinando com uma segunda enzima, e descobrir que juntos funcionam ainda mais rápido, significa que mais um salto foi dado no sentido de encontrar uma solução para os resíduos de plástico.

PETase e a nova combinação MHETase-PETase trabalham digerindo o plástico PET, devolvendo-o aos seus blocos de construção originais. Isso permite que os plásticos sejam feitos e reutilizados indefinidamente, reduzindo nossa dependência de recursos fósseis, como petróleo e gás.

O professor McGeehan usou a fonte de luz diamante, em Oxfordshire, um síncrotron que usa feixes intensos de raios X 10 bilhões de vezes mais brilhantes do que o Sol para atuar como um microscópio poderoso o suficiente para ver átomos individuais. Isso permitiu que a equipe resolvesse a estrutura 3-D da enzima MHETase, dando-lhes os projetos moleculares para começar a desenvolver um sistema enzimático mais rápido.

A nova pesquisa combinou estrutural, computacional, abordagens bioquímicas e bioinformáticas para revelar percepções moleculares sobre sua estrutura e como ela funciona. O estudo foi um grande esforço de equipe envolvendo cientistas em todos os níveis de suas carreiras.

Um dos autores mais jovens, Rosie Graham, um doutorado conjunto em Portsmouth CEI-NREL. aluno disse:"Minha parte favorita da pesquisa é como as ideias começam, seja durante o café, em um trajeto de trem ou ao passar pelos corredores da universidade pode realmente ser a qualquer momento.

"É realmente uma grande oportunidade de aprender e crescer como parte desta colaboração Reino Unido-EUA e ainda mais para contribuir com outra parte da história sobre o uso de enzimas para lidar com alguns de nossos plásticos mais poluentes."

O Center for Enzyme Innovation leva enzimas do ambiente natural e, usando biologia sintética, adapta-os para criar novas enzimas para a indústria.