'Koktail' Enzim Pemakan Plastik Memberi Harapan Baru bagi Sampah Plastik

Pusat Inovasi Enzim mengambil enzim dari lingkungan alam dan, dengan menggunakan biologi sintetik, mengadaptasinya untuk menciptakan enzim baru untuk industri.

Jumat, 16 Oktober 2020 | 10:22 WIB
0
28
'Koktail' Enzim Pemakan Plastik Memberi Harapan Baru bagi Sampah Plastik
ilustr: Plastic bottles and other waste (stock image)

Para ilmuwan yang merekayasa ulang enzim pemakan plastik PETase kini telah menciptakan 'koktail' enzim yang dapat mencerna plastik hingga enam kali lebih cepat.

Enzim kedua, yang ditemukan di bakteri penghuni sampah yang sama yang hidup dari makanan botol plastik, telah dikombinasikan dengan PETase untuk mempercepat penguraian plastik.

PETase memecah polietilen tereftalat (PET) kembali menjadi blok penyusunnya, menciptakan peluang untuk mendaur ulang plastik tanpa batas dan mengurangi polusi plastik dan gas rumah kaca yang mendorong perubahan iklim.

PET adalah termoplastik yang paling umum, digunakan untuk membuat botol minuman sekali pakai, pakaian, dan karpet dan membutuhkan waktu ratusan tahun untuk terurai di lingkungan, tetapi PETase dapat mempersingkat waktu ini menjadi beberapa hari.

Penemuan awal membuka prospek revolusi dalam daur ulang plastik, menciptakan solusi energi rendah potensial untuk menangani limbah plastik. Tim merekayasa enzim PETase alami di laboratorium menjadi sekitar 20 persen lebih cepat dalam memecah PET.

Sekarang, tim trans-Atlantik yang sama telah menggabungkan PETase dan 'mitranya', enzim kedua yang disebut MHETase, untuk menghasilkan peningkatan yang jauh lebih besar: cukup mencampurkan PETase dengan MHETase menggandakan kecepatan pemecahan PET, dan merekayasa hubungan antara kedua enzim untuk membuat 'super-enzim', meningkatkan aktivitas ini tiga kali lipat.

Studi ini dipublikasikan di jurnal Proceedings of the National Academy of Sciences.

Tim ini dipimpin bersama oleh para ilmuwan yang merancang PETase, Profesor John McGeehan, Direktur Center for Enzyme Innovation (CEI) di Universitas Portsmouth, dan Dr Gregg Beckham, Peneliti Senior di National Renewable Energy Laboratory (NREL) di Amerika.

Profesor McGeehan berkata: "Gregg dan saya sedang mengobrol tentang bagaimana PETase menyerang permukaan plastik dan MHETase memotong lebih jauh, jadi tampaknya wajar untuk melihat apakah kita bisa menggunakannya bersama, meniru apa yang terjadi di alam.

"Eksperimen pertama kami menunjukkan bahwa keduanya bekerja lebih baik bersama-sama, jadi kami memutuskan untuk mencoba menghubungkan mereka secara fisik, seperti dua Pac-men yang digabungkan dengan seutas tali.

"Dibutuhkan banyak pekerjaan di kedua sisi Atlantik, tetapi itu sepadan dengan usaha - kami sangat senang melihat bahwa enzim chimeric baru kami hingga tiga kali lebih cepat daripada enzim terpisah yang berevolusi secara alami, membuka jalan baru untuk perbaikan lebih lanjut. "

Penemuan enzim PETase yang asli menandakan harapan pertama bahwa solusi untuk masalah pencemaran plastik global mungkin dalam genggaman, meskipun PETase saja belum cukup cepat untuk membuat proses tersebut layak secara komersial untuk menangani berton-ton botol PET yang dibuang mengotori planet ini.

Menggabungkannya dengan enzim kedua, dan menemukan bersama bahwa mereka bekerja lebih cepat, berarti lompatan lain telah diambil untuk menemukan solusi untuk sampah plastik.

PETase dan gabungan MHETase-PETase baru bekerja dengan mencerna plastik PET, mengembalikannya ke blok bangunan aslinya. Hal ini memungkinkan plastik dibuat dan digunakan kembali tanpa henti, sehingga mengurangi ketergantungan kita pada sumber daya fosil seperti minyak dan gas.

Profesor McGeehan menggunakan Diamond Light Source, di Oxfordshire, sinkrotron yang menggunakan berkas sinar-X yang intens 10 miliar kali lebih terang dari Matahari untuk bertindak sebagai mikroskop yang cukup kuat untuk melihat atom-atom individu. Ini memungkinkan tim untuk memecahkan struktur 3D dari enzim MHETase, memberi mereka cetak biru molekuler untuk mulai merekayasa sistem enzim yang lebih cepat.

Penelitian baru menggabungkan pendekatan struktural, komputasi, biokimia dan bioinformatika untuk mengungkap wawasan molekuler ke dalam strukturnya dan bagaimana fungsinya. Studi tersebut merupakan upaya tim besar yang melibatkan ilmuwan di semua tingkat karier mereka.

Salah satu penulis paling junior, Rosie Graham, seorang mahasiswa PhD bersama Portsmouth CEI-NREL berkata: "Bagian favorit saya dari penelitian adalah bagaimana ide-ide dimulai, apakah itu sambil minum kopi, dalam perjalanan kereta api atau ketika melewati koridor universitas, itu bisa benar-benar menjadi setiap saat.

"Ini adalah kesempatan yang sangat bagus untuk belajar dan tumbuh sebagai bagian dari kolaborasi Inggris-AS dan terlebih lagi untuk menyumbangkan bagian lain dari cerita tentang penggunaan enzim untuk menangani beberapa plastik kami yang paling mencemari."

Pusat Inovasi Enzim mengambil enzim dari lingkungan alam dan, dengan menggunakan biologi sintetik, mengadaptasinya untuk menciptakan enzim baru untuk industri.

(Materials provided by University of Portsmouth)

***
Solo, Jumat, 16 Oktober 2020. 10:07 am
'salam hijau penuh cinta'
Suko Waspodo