Istraživači sa Univerziteta u Konstancu identifikovali su enzim LCPH1 iz šumskog tla koji razlaže biljni poliester LCAP i može da inaktivira penicilin i ampicilin. Enzim ima široko aktivno mesto opisano kao „Pac-Man“, što mu omogućava interakciju sa dugim polimerskim lancima i malim molekulima antibiotika. Otkriće nudi mogućnosti za bioremedijaciju plastike, ali zahteva dodatna ispitivanja zbog potencijalnog uticaja na otpornost bakterija na antibiotike.
Nemački naučnici otkrili „Pac-Man“ enzim koji razlaže bioplastiku — i inaktivira penicilin
Photo Credit: iStock
Naučnici sa Univerziteta u Konstancu otkrili su enzim iz zemljišta koji može da razloži biljno poreklom bioplastiku LCAP, ali i da inaktivira antibiotike iz grupe penicilina. Otkriće otvara mogućnosti za bioremedijaciju plastike, ali i postavlja pitanja o uticaju na otpornost bakterija na antibiotike.
Kako je otkriće nastalo
Istraživači su u okviru studije zakopali tanke trake biorazgradivog materijala LCAP u gornji humusni sloj šumskog tla (oko 10 cm dubine) i posle više od godinu dana analizirali površinu uzorka. Mikroskopski snimci pokazali su sitna udubljenja slična obliku bakterija, što ukazuje na aktivnost mikroba koji razgrađuju materijal.
Enzim LCPH1 i njegova osobenost
Nakon sekvenciranja DNK mikroba koji su naselili materijal, tim je identifikovao enzim nazvan LCPH1. Hemijsko modeliranje i analizom strukture pokazalo je da LCPH1 ima široko aktivno mesto koje su autori opisali kao oblik nalik „Pac-Manu“ — struktura koja može da prihvati i dugačke polimerske lance i manje molekule poput antibiotika.
„Zakopali smo male komade LCAP bioplastičnog filma u gornji humusni sloj u botaničkoj bašti univerziteta, na oko 10 centimetara dubine. Tu se inače razgrađuju prirodni polimeri poput celuloze i cutina,“ rekao je voditelj studije Harry Lerner.
Eksperimentalni rezultati su pokazali da LCPH1 razlaže LCAP na sastavne jedinice. Neočekivano, enzim je takođe uspevao da inaktivira penicilin i ampicilin — najverovatnije cepanjem beta-laktamskog prstena koje je ključno za antibiotsku aktivnost tih lekova.
Implikacije i oprez
Otkrivanje enzima koji istovremeno razgrađuje poliester i može da neutralizuje antibiotike ima dvojaku vrednost: sa jedne strane, otvara puteve za razvoj mikrobioloških rešenja za razgradnju biorazgradive plastike i čišćenje zagađenih površina; sa druge, ukazuje na potencijalni rizik da mikrobi razviju ili prenesu mehanizme koji smanjuju efikasnost antibiotika u okolini.
Stariji autor David Schleheck ističe da je ključno „raditi u skladu sa sposobnostima mikroba“ kako bi se iskoristile njihove mogućnosti u borbi protiv zagađenja, ali istraživači napominju da su potrebne dodatne studije pre nego što se ovakvi enzimi primene u praksi.
Pored otkrića LCPH1, u naučnoj zajednici raste interes za pristupima koji uključuju pametnije materijale, poboljšanu reciklažu i hemijska ili biološka transformacija plastike u korisne proizvode. Primeri uključuju tehnologije koje ciljaju na mikroplastiku u tlu i istraživanja koja pokazuju mogućnost transformacije plastike u farmaceutske supstance.
Zaključak: Otkriće enzima LCPH1 predstavlja značajan napredak u razumevanju kako mikrobi razgrađuju poliestere i pokazuje potencijalne primene u čišćenju zagađenja, ali i potrebu za pažljivim praćenjem rizika povezanih s razvojem rezistencije na antibiotike.
Pomozite nam da budemo bolji.
