Бактерии могут разрушать ПЭТ-пластик, загрязняющий океанскую воду
В ходе прорывного исследования ученые из Университета штата NC State генетически сконструировали морской микроорганизм, способный расщеплять пластик в соленой воде, в частности, полиэтилентерефталат (PET). ПЭТ является одним из основных факторов растущей проблемы загрязнения Мирового океана микропластиком и широко используется в повседневной продукции - от бутылок для воды до одежды.
"Как и другие пластмассы, ПЭТ сопротивляется естественной деградации, накапливаясь в окружающей среде. В отношении ПЭТ было применено несколько стратегий переработки, однако они, как правило, приводят к получению продуктов вторичной переработки, которые в конечном итоге оказываются на свалках. Накопление отходов ПЭТ на свалках способствует образованию микропластика, который представляет серьезную угрозу для морской жизни и экосистем, а в перспективе и для здоровья человека", - пишут авторы исследования.
Исследования были сосредоточены на двух конкретных видах бактерий: Vibrio natriegens, обитающей в соленой воде, и Ideonella sakaiensis, вырабатывающей ферменты, расщепляющие и метаболизирующие ПЭТ. ДНК Ideonella sakaiensis была выделена и встроена в плазмиду - форму генетической последовательности, способную реплицироваться внутри клетки самостоятельно, без участия присущей ей хромосомы.
Эта плазмида, теперь уже несущая гены I. sakaiensis, была введена в бактерию V. natriegens. В результате V. natriegens начали вырабатывать ферменты, необходимые для расщепления ПЭТ на поверхности своих клеток. Команда продемонстрировала, что V. natriegens может активно расщеплять ПЭТФ в условиях соленой воды при комнатной температуре.
"В данной работе мы представляем коллекцию сконструированных штаммов Vn, способных деполимеризовать частицы ПЭТ в условиях окружающей среды и в средах с высокой концентрацией солей", - пишут исследователи.
Соавтор исследования Натан Крук, инженер-химик и биомолекулярный инженер из Государственного университета Северной Каролины, подчеркнул значимость исследования.
"Это первый случай, когда удалось заставить V. natriegens экспрессировать чужеродные ферменты на поверхности своих клеток", - сказал Крук.
"С практической точки зрения это также первый известный нам генно-инженерный организм, способный расщеплять микропластик ПЭТ в соленой воде", - отметил ведущий автор исследования Тяню Ли (Tianyu Li).
Хотя исследователи признают, что необходимо решить и другие проблемы, Крук отметил, что расщепление ПЭТ в соленой воде было самой сложной частью их работы.
"Обнаружение, извлечение и восстановление микропластика - очень сложные проблемы, требующие решения на стыке нескольких дисциплин", - пишут авторы исследования.
"Данная работа позволяет рассматривать Vn как перспективное шасси для экспрессии и демонстрации ферментов деградации пластика, что позволяет легко совместить его с усилиями по восстановлению морского пластика".
Исследование опубликовано в журнале AIChE и финансировалось Национальным научным фондом.
