תגלית ממוזלת: במהלך ניסיון לפענח את פעילותו של חיידק שמפרק פוליאתילן טרפתלאט, יצרו החוקרים במקרה אנזים שמבצע את המשימה אפילו טוב יותר

קשה להמעיט בערכו של הפלסטיק. כולנו משתמשים בו באופן יומיומי לאריזה, לכלים, לבגדים שאנחנו לובשים ועוד. ועם זאת הוא יוצר גם מפגע סביבתי חמור וגורם לזיהום רב. בשנת 2016 לבדה יוצרו בעולם יותר מ-300 מיליון טונות של פלסטיק מסוגים שונים, וכ-75 מהם הושלכו כפסולת לסביבה. עמידותו של הפלסטיק, שאינו מתפרק לאורך שנים רבות, היא אמנם אחד מיתרונותיו עבורנו, אך מבחינה סביבתית היא אסון. מחקר חדש שפורסם לאחרונה נותן תקווה שנוכל בקרוב לפתור את בעיית הזיהום שיצרנו במו ידינו.

בשנת 2016 גילו חוקרים מהמכון הטכנולוגי של קיוטו ומאוניברסיטת קיו ביפן את החיידק Ideonella sakaiensis, שניזון מפוליאתילן טרפתלאט (PET), שהוא אחד מסוגי הפלסטיק הנפוצים ביותר כיום ובין השאר הוא מרכיב של בקבוקים ובגדים. החוקרים גם זיהו את האנזים הספציפי של החיידק שאחראי לפירוק ה-PET וקראו לו פטאז (PETase).

אנזימים הם חלבונים שאחראים על זירוז תגובות כימיות, ובהן פירוק של חומרים. בתוך כל תא חי יש אלפי אנזימים שהתא אינו יכול להתקיים בלעדיהם. לכל אנזים יש אתר פעיל אחד או יותר שאליו נקשרות רק המולקולות שמשתתפות בתהליך הכימי שהוא מזרז, ממש כמו מפתח שמתאים לחור מנעול מסוים. לאחר זיהוי המולקולות, האנזים מבצע בהן שינויים, לעתים קלים ביותר, כגון שינוי המבנה המרחבי שלהן או שבירה של חלק מהקשרים במולקולה. בעקבות זאת משתנים התפקוד והתכונות של המולקולות.


החיידק Ideonella sakaiensis, הניזון מחומר הפלסטיק PET | צילום במיקרוסקופ אלקטרונים מתוך מאמר המחקר מ-2016

במאמר שפורסם בכתב העת PNAS דיווחו לאחרונה חוקרים מאוניברסיטת פורטסמות' והמעבדה הלאומית לאנרגיה מתחדשת של ארצות הברית כי הם בדקו את המבנה של האנזים פטאז ושל האתר הפעיל שלו, בניסיון להבין את מקורו האבולוציוני. הם הצליחו למפות בדיוק רב מאוד את מבנה האנזים והאתר הפעיל ואת מיקום האטומים בהם.

במסגרת מאמציהם לחקור את מבנה האנזים יצרו החוקרים מוטציה של פטאז שבה שינו מעט את מבנה האתר הפעיל בהתבסס על משפחות אנזימים דומות. להפתעתם, האנזים המוטנטי החדש שיצרו פירק את הפלסטיק ביעילות גבוהה יותר מהאנזים המקורי. ג'ון מקגיהאן (McGeehan), אחד החוקרים שהובילו את הפרויקט, הסביר כי "מקריות משחקת במקרים רבים תפקיד מרכז במדע הבסיסי, והתגלית שלנו אינה חריגה מהבחינה הזאת".

החוקרים טוענים כי היות שהפלסטיק הומצא לפני כשמונים שנה בלבד, ונכנס לשימוש נרחב רק בשנות ה-70, סביר להניח שהפטאז התפתח רק לאחרונה. זוהי עדות מרשימה ליכולת ההתפתחות המהירה של חיידקים, שמאפשרת להם לנצל חומרים רבים להפקת אנרגיה. ועם זאת, תוצאות המחקר מראות כי ייתכן שאפשר יהיה לשפר עוד את יעילותו של האנזים.

התוצאות מעוררות תקווה שבעתיד נוכל להשתמש באנזים הזה ביעילות לפתור את בעיית הפלסטיק שמזהם את הטבע. כדברי מקגיהאן: "אף שהשיפור הוא צנוע, התגלית הבלתי צפויה הזו מרמזת שיש מקום לשיפור נוסף בפעילות האנזימים הללו, שיקרב אותנו לצמצם את הררי הפלסטיק הגדלים והולכים".

0 תגובות