Enzim pemakan Plastik Terbaru, Bekerja 3 Kali Lipat daripada PETase-MHETase

Plastik adalah masalah global yang saat ini menjadi perhatian semua orang, namun kesadaran akan bahayanya tidak membuat produksi plastik akan berkurang. Masalahnya, plastik memerlukan waktu yang sangat lama untuk dapat terurai, sehingga menjadi tantangan bagi para ilmuan untuk menemukan formula yang dapat mengurainya.

Pada tahun 2016 ilmuan jepang mengumumkan penemuannya tentang enzim pertama yang dapat mengurai plastik yang dikenal sebagai PETase dan MHETase yang berasal dari bekteri Ideonella sakaiensis. science jouranal ( 11 mar 2016).

Cara Kerja Enzim:
Ideonella sakaiensis mengeluarkan sistem dua enzim untuk mendekonstruksi polietilen tereftalat (PET) menjadi monomer penyusunnya. Secara khusus, PETase mendepolimerisasi PET, membebaskan produk larut, termasuk mono (2-hidroksietil) tereftalat (MHET), yang kemudian dibelah menjadi asam tereftalat dan etilen glikol oleh MHETase.

PET adalah termoplastik yang paling umum, digunakan untuk membuat botol minuman sekali pakai, pakaian, dan karpet dan membutuhkan waktu ratusan tahun untuk terurai di lingkungan, tetapi PETase dapat mempersingkat waktu ini menjadi beberapa hari. PETase memecah polietilen tereftalat (PET) kembali menjadi blok penyusunnya, menciptakan peluang untuk mendaur ulang plastik tanpa batas dan mengurangi polusi plastik dan gas rumah kaca yang mendorong perubahan iklim.

MHETase-PETase

Penemuan PETase adalah dasar wawasan baru sebagai solusi untuk plastik, tapi menurut penelitian terbaru itu tidak cukup untuk bekerja cepat mengurai banyak sampah plastik.

Penelitian gabungan terbaru yang dipimpin oleh Ilmuan dari Universitas Portsmouth, inggris dan National Renewable Energy Laboratory (NREL), Amerika., Merekayasa ulang enzim pemakan plastik PETase menjadi ‘koktail’ enzim yang dapat mencerna plastik hingga enam kali lebih cepat. Enzim kedua Mhetase, yang ditemukan di bakteri penghuni sampah yang sama yang hidup dari makanan botol plastik, ideonella sakainensis dikombinasikan dengan PETase untuk mempercepat penguraian plastik. Terbit di Proceedings of the National Academy of Sciences (26 august 2020).

Tim trans-Atlantik menggabungkan PETase dan ‘mitranya’, enzim kedua yang disebut MHETase, menjadi super enzym menghasilkan peningkatan yang jauh lebih besar, menggandakan kecepatan pemecahan PET, meningkatkan kerja tiga kali lipat.

Tim ini dipimpin bersama oleh para ilmuwan yang merancang PETase, Profesor John McGeehan, Direktur Pusat Inovasi Enzim (CEI) di Universitas Portsmouth, dan Dr Gregg Beckham, Peneliti Senior di Laboratorium Energi Terbarukan Nasional (NREL) di Amerika.

Profesor McGeehan menggunakan Diamond Light Source, di Oxfordshire, sinkrotron yang menggunakan berkas sinar-X yang intens 10 miliar kali lebih terang dari Matahari untuk bertindak sebagai mikroskop yang cukup kuat untuk melihat atom-atom individu. Ini memungkinkan tim untuk memecahkan struktur 3D dari enzim MHETase, memberi mereka cetak biru molekuler untuk mulai merekayasa sistem enzim yang lebih cepat.

Eksperimen pertama peneliti menunjukkan bahwa mereka memang bekerja lebih baik bersama-sama dan selanjutnya peneliti mencoba menghubungkan mereka secara fisik, seperti dua Pac-men yang digabungkan dengan seutas tali.

Pusat Inovasi Enzim mengambil enzim dari lingkungan alam menggunakan biologi sintetik, mengadaptasinya untuk menciptakan enzim baru untuk industri.

Dibutuhkan banyak pekerjaan di kedua sisi, dan hasilnya enzim chimeric baru ini bekerja tiga kali lebih cepat daripada enzim terpisah yang berevolusi secara alami, membuka jalan baru untuk perbaikan lebih lanjut. Kata peneliti.

Jurnal Referensi:

• Brandon C. Knott, Mark D. Allen, Japheth E. Gado, Rosie Graham, Erika Erickson, Fiona L. Kearns, Isabel Pardo, Ece Topuzlu, Harry P. Austin, Graham Dominick, Christopher W. Johnson, Jared J. Anderson, Nicholas A. Rorrer, Caralyn J. Szostkiewicz, Christina M. Payne, H. Lee Woodcock, Valérie Copié, Bryon S. Donohoe, Gregg T. Beckham, John E. McGeehan. 2020. Characterization and engineering of a two-enzyme system for plastics depolymerization. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2020; 202006753 DOI: 10.1073/pnas.2006753117
• Shosuke Yoshida, Kazumi Hiraga, Toshihiko Takehana, Ikuo Taniguchi, Hironao Yamaji, Yasuhito Maeda, Kiyotsuna Toyohara, Kenji Miyamoto, Yoshiharu Kimura, Kohei Oda. 2020. A bacterium that degrades and assimilates poly(ethylene terephthalate). Science; https://science.sciencemag.org/content/351/6278/1196.full