Учёные обнаружили поедающий пластик фермент «Pac-Man» с неожиданным секретом
Бактериальный фермент с широким активным центром расщепляет биоразлагаемые полиэфиры и пенициллин, проливая свет на адаптацию микробов к пластику
Короткое резюме
Учёные из Констанцского университета обнаружили необычный бактериальный фермент, получивший прозвище «Pac-Man»: он способен расщеплять некоторые полиэфиры и биоразлагаемые пластики, а также неожиданно разрушает пенициллин. В экспериментах несколько видов биопластиков полностью разложились в почве примерно за год, тогда как обычный пластик остался практически неизменным. Открытие указывает на возможную связь между деградацией пластика и антибиотикорезистентностью.
Загрязнение пластиком остаётся одной из самых стойких экологических проблем: обычные пластики разрушаются крайне медленно и фрагментируются в микропластик и нанопластик, хотя на их поверхности могут формироваться микробные сообщества — «пластисфера». Исследователи закопали плёнки биоразлагаемого полиэфира LCAP в верхний гумусовый слой лесной почвы и параллельно провели лабораторные тесты с измерением выделения CO2. Все биопластики полностью разложились примерно за 250–330 дней, целлюлоза — примерно за 80 дней, а HDPE практически не разложился. На поверхности плёнок нашли микроскопические отверстия, соответствующие размеру бактериальных клеток, что позволило предположить наличие прикреплённых к клеткам деполимераз; ген, обогащённый в почве с LCAP, кодирует эстеразу с сигналом секреции и липидным якорем, а её структура напоминает как эстеразы, так и бета-лактамазы.
Лабораторные эксперименты подтвердили, что фермент может расщеплять полиэфирные цепи до мономеров и одновременно расщеплять пенициллин, однако это ещё не доказывает, что он обеспечивает антибиотикорезистентность живым бактериям. Открытие не означает, что микробы внезапно смогут справиться с огромными объёмами обычного пластика: полиэтилен в опытах оставался почти незатронутым. Авторы подчёркивают, что для борьбы с пластиковым загрязнением людям следует учитывать возможности микробов и активнее использовать полимеры с биохимическими точками разрыва, например гидролизуемыми сложноэфирными связями в LCAP и других биопластиках.
Фермент «Pac-Man» обладает двойной активностью
В лаборатории он расщеплял полиэфирные цепи до мономеров и разрезал пенициллин, что необычно для ферментов деградации пластика
Биопластики разложились за 250–330 дней
LCAP, PHBV и PCL полностью деградировали в лабораторных условиях, тогда как HDPE практически не разлагался
Микроскопические отверстия указывают на поверхностное пищеварение
Углубления в плёнках соответствовали размеру бактериальных клеток, что согласуется с гипотезой о деполимеразах, прикреплённых к поверхности бактерий
Открытие не решает проблему обычного пластика
Полиэтилен оставался устойчивым, поэтому исследователи делают акцент на дизайне полимеров с химическими связями, доступными микробному разложению
Текст сгенерирован с использованием ИИ
