Portsmouth üniversitesi bilim adamları, dünyanın en büyük çevresel sorunu olan ve plastik maddelerin bazılarını sindirebilen enzim tasarladılar.

     Bu keşif, yüzlerce yıldır çevre kirliliğine yol açan milyonlarca tonluk plastik şişe, polietilen tereftalat veya PET için geri dönüşüm çözümü ile sonuçlanabilir.

     Araştırma, Portsmouth Üniversitesi ve ABD Enerji Bakanlığı Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı (NREL) ekipleri tarafından yürütülmüştür ve Ulusal Bilimler Akademisi (PNAS) Bildiriler Kitabı'nda yayınlanmıştır.

     Portsmouth Üniversitesi'nden Profesör John McGeehan ve NREL'de Dr. Gregg Beckham, PETaz'ın (PET'i sindiren yeni keşfedilen bir enzim) kristal yapısını çözdüler ve bu 3D bilginin nasıl çalıştığını anlamak için kullandılar. Bu çalışma sırasında, yanlışlıkla plastikten yoksun bırakılan bir enzimi, doğada evrimleşmiş olandan daha iyi bir şekilde tasarladılar.

     Araştırmacılar şimdi endüstriyel olarak kullanılmasına izin vermek için enzimi daha da geliştirmeye çalışıyorlar.

     Portsmouth Biyolojik Bilimler Fakültesi Biyoloji ve Biyomedikal Bilimler Enstitüsü Müdürü Profesör McGeehan, “Plastik problemlerle başa çıkmada önemli bir rol oynayabiliriz, ancak bu 'harikulade materyalleri' yaratan bilimsel topluluk, şimdi gerçek teknolojiler geliştirmek için tüm teknolojiyi kullanmalıdır,” dedi.

     Araştırmacılar, Japonya'da bir atık geri dönüşüm merkezinde evrimleştiği düşünülen doğal bir enzimin yapısını incelerken, bir bakteri plastiği bir gıda kaynağı olarak indirgeyebildiler.

     1940'lı yıllarda bir plastik olarak patentli olan PET, çok uzun zamandır doğada var olmadığından, ekip, enzimin nasıl geliştiğini ve bunu geliştirebilmenin mümkün olabileceğini belirlemek için yola çıktı.

     Asıl amaç bu bakterinin yapısını belirleyebilmekti, ancak bir adım daha ileri gittiler ve kazayla PET plastiklerini parçalamakta daha iyi bir enzim tasarladılar. Profesör McGeehan; “Serendipite (kazara değerli keşifler yapabilme) genellikle temel bilimsel araştırmalarda önemli bir rol oynar ve bizim keşifimiz burada bir istisna değildir,” dedi.

     Portsmouth Üniversitesi ve NREL, İngiltere’de ki Diamond Light Source (tek bir atomu görebilmek amacıyla geliştirilen, güneşten 10 milyar kat daha yoğun olan X ışınlarını kullanan bir senkrotron) bilim adamları ile işbirliği yaparak PETaz enzimlerinin 3 boyutlu modelini çıkardılar.

     Profesör McGeehan, “Diamond Light Source, son zamanlarda dünyanın en gelişmiş X-ray ışınlarından birini geliştirdi ve bu tesise erişime sahip olmanın, PETaz 'ın 3 boyutlu atomik yapısını inanılmaz ayrıntılarla görmemizi sağladı. Bu biyolojik katalizörün iç işleyişini görebilmek, bize daha hızlı ve daha verimli bir enzimin mühendisliği için tasarımları sağlamıştır. "

     Diamond Light Source’un Genel Müdürü Profesör Andrew Harrison şunları söyledi: “Üç farklı ülkeden beş kurumun katkısı ile bu araştırma, uluslararası işbirliğinin önemli bilimsel atılımlar yapmasına nasıl yardımcı olabileceğinin güzel bir örneğidir.

     Güney Florida Üniversitesi ve Brezilya'daki Campinas Üniversitesi'ndeki bilim adamlarının yardımıyla ekip, PETaz'ın bir cutinase'e (kimyasal reaksiyonu katalize eden bir enzim) çok benzediğini keşfetti, ancak doğal polimerlerden ziyade insan yapımı olan, bu enzim olağandışı özelliklere sahiptir. Bu farklılıklar, PETaz enziminin PET'i parçalamasını sağlamak için PET içeren bir ortamda evrimleşmiş olabileceğini göstermiştir. Bu hipotezi test etmek için araştırmacılar PETaz’ın aktif bölgesini daha çok bir kütinaz gibi yapmak için mutasyona uğratmışlardır.

     Önemli bir şekilde, enzim, aynı zamanda, cam biberonların yerini alması beklenen polietilen furandikarboksilat ya da PEF plastiklerini maddesini de bozabilir.

     Profesör McGeehan şöyle dedi: “Mühendislik süreci biyo-yıkama deterjanlarında ve biyo-yakıtların üretiminde şu anda kullanılan enzimlerle aynıdır, teknoloji önümüzdeki yıllarda endüstriyel açıdan uygulanabilir görülebilir. Bu araştırma sadece bir başlangıçtır ve bu alanda yapılması gereken daha çok şey var. Gezegenimizin karşı karşıya olduğu en büyük sorunlardan biri olan uluslararası bir ekibin parçası olmaktan mutluluk duyuyorum."

     

     

     Kaynak: Portsmouth üniversitesi

     Çeviri: Celal DEMİRTAŞ

     Tarih: 27.04.2018