Ideonella sakaiensis
Ideonella sakaiensis
Az Ideonella sakaiensis által végzett PET-lebontás diagramja
Faj
Ideonella sakaiensis Tanasupawat et al. 2016
Ideonella sakaiensis egy baktérium felfedezett Japánban és képes, hála egy specifikus enzim, a lebontó polietilén-tereftalát (PET) műanyag , hogyegy bizonyos mértékig, és bizonyos termesztési feltételek mellett.
Felfedezés
Ennek a baktériumnak a felfedezése négy szakaszban történt :
-
1 st lépés : A csapat a biológusok a Kyoto Institute of Technology és a Keio Egyetem Yokohama betakarított hulladéklerakó 250 mintát talajok, üledékek, szennyvíz és aktivált iszap , a szennyezett (körülbelül 5 év) a PET egy PET palack újrahasznosító üzem Sakaiban, ajapán Oszaka külvárosában található városban.
Körülbelül 1 gramm mintát külön-külön tenyésztünk vékony, alacsony kristályosságú (1,9%)PET-műanyagot tartalmazó közegben.
Ezt a baktériumot tenyészteni lehetett.
-
2 th lépés : Megfigyelés: A mintát a üledék alakított mikrobiális klaszterek ( biofilm ) egy PET-fólia. A mikroszkópia során kiderült, hogy baktériumok, sejtek, élesztők és protozoonok keverékét tartalmazta. Ezt a biofilm-aláásta a felszínen a PET-fólia sebességgel 0,13 mg / cm 2 per nap 30 ° C-on .
-
3 th lépés : izolálása a baktérium: sorozathígításokat izolálására használt baktérium lebontására képes a PET. A mikroszkópos elemzés azt mutatta, hogy az Ideonella nemzetség baktériumait nem tartalmazó alhígítások elvesztették képességüket a műanyag darab lebontására. A következtetés tehát az volt, hogy ez a baktérium felelős (vagy szükséges) a PET lebontásáért; neve akkor Ideonella sakaiensis 201-F6 lett. A PET-film súlyosan károsodott és csaknem teljesen lebomlott 6 hét után 30 ° C-on a kémcsőben, amely csak Ideonella sakaiensist tartalmazott.
-
4 th lépés : Az enzim (petasus) lett letétbe helyezve PET-film elkezd romlani (jelenléte nélkül a baktériumok).
2018-ban a PETáz enzim működésének megértése érdekében végzett tanulmány véletlenül nagyobb hatékonyságú enzim előállításához vezetett.
Jellemzők
Az Ideonella sakaiensis egy aerob gram-negatív baktérium .
A sejtek mozgékonyak egy poláris flagellummal.
Nőnek közötti pH-tartományban 5,5-9,0 (optimálisan pH 7-7,5), és 15- 42 ° C (optimális hőmérséklet: 30- 37 ° C ).
Magyarázatok
A baktérium genomjának vizsgálata lehetővé tette két lebontásért felelős enzim azonosítását.
- Az első (az úgynevezett PET-hidroláz vagy PETáz ) hidrolizálja a PET-t és mono (2-hidroxi-etil) -tereftalsavvá (MHET), tereftálsavvá (TPA) és bisz (2-hidroxi-etil) -tereftaláttá (BHET) alakítja. Ezt a fehérjét a BHET-et MHET-re lebontó anyagként is azonosították. A PETáz kötési mechanizmusa azonban ismeretlen.
- A második az MHET vagy MHETase hidroláz , amely a tannázok családjába tartozik, de nincs hatása a tipikusan e család által hidrolizált aromás észterekre. Degradálja az MHET-t TPA -vá.
Mindkét enzim jobban aktiválódik, ha a táptalaj PET-t tartalmaz; korábban soha nem azonosították őket egyszerre ugyanabban a szervezetben.
A lebontási folyamat a baktériumokon kívül zajlik, de az utóbbiaknak van egy rendszere e két kémiai molekula "szivattyúzására", amelyek ezt követően szénsavas táplálékként szolgálnak; a baktériumoknak belső enzimatikus berendezéseik is vannak , amelyek protokatechsav termeléséhez vezetnek , amely könnyen asszimilálható a bazális anyagcseréhez.
Ezt követően a baktériumok energiaforrásként katabolizálják a TPA-t.
Határértékek
A baktériumok hatékonyságát a PET műanyag lebontásában csökkenti a PET szokásosan magas kristályossága, ami korlátozza a hidrolízist .
Ezen túlmenően, a lebomlási idő (0,13 mg / cm 2 per nap 30 ° C-on ) viszonylag hosszú.
Jövőbeli technológiai potenciál
Az Ideonella sakaiensis a bioremediációs stratégiában figyelembe vehető , a polietilén-tereftalát újrafeldolgozó rendszerekben.
Ehhez a tudósok azt javasolják, hogy vegyenek igénybe molekuláris biotechnológiai folyamatokat úgy, hogy módosítják a baktériumok genetikáját egy kontrollálható bioremediációs rendszer elérése érdekében. A jelenlegi határok túllépése miatt fontolóra lehet venni a PET előkezelését az amorf zónák növelése érdekében, vagy akár a baktériumok módosítását annak érdekében, hogy gyorsabbá és hatékonyabbá tegyék őket a nagyfokú kristályosság ellenére.
Megjegyzések és hivatkozások
-
(en) Shosuke Yoshida, Kazumi Hiraga, Toshihiko Takehana, Ikuo Taniguchi, Hironao Yamaji és Yasuhito Maeda, „ A PET-t lebontó és asszimiláló baktérium ” , Science , vol. 351,2016. március 11, P. 1196-1199.
-
Tudomány, DOI: 10.1126 / science.aad6359
-
kutatók véletlenül olyan enzimet fejlesztettek ki, amely képes a műanyag hatékonyabb megsemmisítésére
-
(a) Kazumi Hiraga, Shosuke Yoshida, Somboon Tanasupawat, Kohei Oda és Toshihiko Takehana, " Ideonella sakaiensis sp. nov., izolálva egy mikrobiális konzorciumtól, amely lebontja a poli (etilén-tereftalátot) ” , International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology , vol. 66, n o 8,1 st augusztus 2016, P. 2813-2818.
-
(en) BORNSHEUER Uwe T., „ Műanyaggal táplálkozva ” , Science , vol. 351., n ° 6278,2016. március 11, P. 1154-1155.
-
(in) Prostak Sergio, " Ideonella sakaiensis: Az újonnan felfedezett baktérium lebomolhat, anyagcserét végezhet a műanyagban " a Breaking Science News oldalán , 2016(megtekintve 2017. június 5-én ) .
-
(in) HALFORD Bethany, "A baktériumok műanyagból lakomáznak " a Chemical & Engineering News-on ,2016(megtekintve 2017. május 30-án ) .
-
(in) Coghlan Andy, " talált baktériumok enni PET műanyag Segíthet tenni az újrahasznosítási " , a New Scientist ,2016(megtekintve 2017. június 5-én ) .
-
(in) Hurtley Stella, " Néhány baktérium gondolja műanyag fantasztikus " , Science , vol. 351., n ° 6278,2016. március 11, P. 1162.
-
(in) CHAN Allison, " Műanyag hulladékot tisztító baktériumaink jövője " a Berkeley Scientific Journal-ban ,2016(megtekintve 2017. május 30-án ) .
-
THOUNY Laura, " Műanyagevő baktériumok, megoldás az óceánok megtisztítására?" » , A nouvelleobs.com oldalon ,2016(megtekintve : 2016. március 11. ) .
Rendszertani hivatkozások