Wetenschap
Baanbrekend enzymonderzoek vecht terug tegen plasticvervuiling
Sinds de jaren vijftig loopt de sterke stijging van de mondiale plasticproductie parallel met een zorgwekkende toename van het plasticafval. Alleen al in de Verenigde Staten werd in 2017 maar liefst 35 miljoen ton plastic afval gegenereerd, waarvan slechts een fractie werd gerecycled of verbrand, waardoor het merendeel op stortplaatsen wegkwijnde. Polyethyleentereftalaat (PET), een belangrijke veroorzaker van plastic afval, vooral van voedselverpakkingen, levert aanzienlijke milieuproblemen op vanwege de langzame afbraak en vervuiling ervan.
De inspanningen om dit probleem aan te pakken zijn geïntensiveerd, waarbij onderzoekers innovatieve oplossingen onderzoeken, zoals het benutten van de kracht van micro-organismen en enzymen voor de afbraak van PET. Bestaande enzymen schieten echter vaak tekort wat betreft efficiëntie, vooral bij temperaturen die bevorderlijk zijn voor industriële toepassingen.
Maak kennis met cutinase, een veelbelovend enzym dat bekend staat om zijn vermogen om PET effectief af te breken. Afgeleid van organismen als Fusarium solani, heeft cutinase een opmerkelijk potentieel getoond bij het afbreken van PET en andere polymere substraten. Recente doorbraken zijn onder meer de ontdekking van blad- en takcompost cutinase (LCC), dat ongekende PET-afbraaksnelheden vertoont bij hoge temperaturen, en IsPETase, dat uitblinkt bij lagere temperaturen.
In een recente studie gepubliceerd in Catalysis Today presenteerden onderzoekers van NYU Tandon onder leiding van Jin Kim Montclare, hoogleraar chemische en biomoleculaire technologie, een nieuwe computationele screeningworkflow waarbij gebruik werd gemaakt van geavanceerde protocollen om varianten van LCC te ontwerpen met verbeterde PET-degradatiemogelijkheden vergelijkbaar met die in isPETase.
Door computationele modellering te integreren met biochemische tests hebben ze veelbelovende varianten geïdentificeerd die een verhoogd hydrolysegedrag vertonen, zelfs bij gematigde temperaturen.
Deze studie onderstreept het transformerende potentieel van computationele screening bij het herontwerp van enzymen, en biedt nieuwe wegen voor het aanpakken van plasticvervuiling. Door inzichten uit natuurlijke enzymen zoals IsPETase te integreren, maken onderzoekers de weg vrij voor de ontwikkeling van zeer efficiënte PET-hydrolyserende enzymen met aanzienlijke implicaties voor de duurzaamheid van het milieu.