Un equipo de investigadores del Centro de Innovación Enzimática (CEI) de la Universidad de Portsmouth, Inglaterra, y del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL), Estados Unidos, ha creado un cóctel de superenzimas capaz de descomponer objetos de plástico seis veces más rápido del tiempo conocido hasta ahora.
La alternativa científica, que ha permitido caracterizar un sistema de dos enzimas para la despolimerización de plásticos, podría permitir alargar hasta el infinito el reciclaje de este material, lo que podría ser una solución, de bajo consumo energético, al problema de la contaminación plástica y los gases de efecto invernadero.
Una de las bases del estudio es que la deconstrucción de polímeros recalcitrantes, como la celulosa o la quitina, se logra en la naturaleza mediante cócteles de enzimas sinérgicas que evolucionaron durante millones de años.
Enzimas para la absorción microbiana
En tales sistemas, los intermedios dimétricos u oligoméricos solubles se liberan típicamente mediante biocatálisis interfacial, y las enzimas adicionales a menudo procesan los intermedios solubles en monómeros para la absorción microbiana.
Al combinar una enzima que habita en la basura y que se alimenta de botellas de plástico con la enzima PETasa, que tiene una dieta similar, se pudo acelerar el proceso de descomposición del plástico.
El reciente descubrimiento de un sistema de dos enzimas para la deconstrucción de tereftalato de polietileno (PET), que emplea una enzima para convertir el polímero en intermedios solubles y otra enzima para producir los monómeros de PET constituyentes (MHETasa), sugiere que la naturaleza puede estar desarrollando estrategias de deconstrucción similares, para plásticos sintéticos.
¿Cómo funciona PETasa y MHETase?
Recientemente se informó que la bacteria Ideonella sakaiensis, secreta un sistema de dos enzimas para deconstruir el tereftalato de polietileno (PET) en sus monómeros constituyentes. Específicamente, la PETasa despolimeriza el PET liberando productos solubles, incluido el tereftalato de mono, que se escinde en ácido tereftálico y etilenglicol por la MHETasa.
El análisis bioinformático sugiere que la MHETasa evolucionó a partir de esterasas de ácido ferúlico. La etapa de MHETasa es crucial para la hidrólisis (descomposición de sustancias orgánicas por acción del agua) de MHET y se observó una relación altamente sinérgica entre PETasa y MHETasa para la conversión de película de PET amorfa en monómeros.
La superenzima descompone el PET dos veces más rápido que la PETasa por sí sola, mientras que la conexión de las dos enzimas aumenta la velocidad tres veces más.
La combinación es la clave
La combinación MHETase – PETase digiere el plástico PET y lo devuelve a sus componentes originales. Esto hace posible reducir nuestra dependencia de recursos fósiles como el petróleo y el gas.
La degradación del plástico ofrece un punto de partida para las aplicaciones de la biotecnología hacia una economía circular de materiales.
La fuga de plásticos al medio ambiente a escala planetaria, ha llevado al descubrimiento posterior de múltiples sistemas biológicos capaces de convertir polímeros artificiales para su uso como fuente de carbono y energía.
La naturaleza aporta a los gusanos
Además del coctel de superenzimas para descomponer objetos de plástico, otras posibles soluciones a la contaminación que causa este material incluyen al diminuto gusano de cera, que puede masticar plástico, incluso polietileno, gracias a sus bacterias intestinales.
Los gusanos de la harina también podrían contribuir porque alrededor de 3.000 a 4.000 de ellos pueden descomponer, en aproximadamente una semana, una taza de café fabricada con espuma de poliestireno, gracias a las bacterias que viven en sus intestinos.
Esta es la forma en que la naturaleza utilizando todos sus recursos, los mejores sistemas microbiológicos, combate el daño del hombre y restaura el equilibrio.
Con información de Actualidad RT, PNAS, National Geographic, Europa Press, Panorama y AS
Fotos cortesía de AS, Actualidad RT y CNN
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