Суперкомпьютеры помогают разрабатывать мутантный фермент, который ест пластиковые бутылки

 большая часть которого будет существовать на протяжении от нескольких веков до тысячелетий и загрязняет водную и наземную среду. Полиэтилентерефталат, сокращенно ПЭТ-пластик, является четвертым наиболее массово производимым пластиком и используется для изготовления бутылок для напитков и ковровых покрытий, которые по существу не перерабатываются. Ученые надеются изменить это, используя суперкомпьютеры для разработки фермента, который может разрушать ПЭТ. Это шаг на пути к рециркуляции ПЭТ и других пластмасс в коммерчески ценные материалы в промышленном масштабе.

Исследование основывается на открытии в 2016 году Йошидой и др. бактерии, Ideonella sakaiensis 201-F6, которая питается ПЭТ-пластиком в качестве источника углерода и энергии. Авторы исследования из Университета Портсмута во главе с профессором Джоном МакГиханом сосредоточились на ферменте, разрушающем пластик, который называется PETase. Они использовали рентгеновскую кристаллографию на алмазном источнике света для моделирования кристаллической структуры высокого разрешения PETase.

Ученые обратили внимание на потенциально аналогичный фермент из семейство кутиназ, который помогают разлагать воскообразный полимер, обеспечивающий водоотталкивание и находящийся на поверхности растений в надкожице. «Сначала мы предположили, что если мы сделаем фермент PETase более похожим на кутиназу, тогда фермент станет хуже. Но когда мы сделали эту работу, на самом деле мы закончили тем, что сделали фермент немного лучше. Это один из ключевых аспектов исследования, поскольку это позволило нам существенно предсказать или предложить ароматически-ароматические взаимодействия фермента с ароматическим полиэфирным ПЭТ. Потенциально это может объяснить действие фермента» сообщил Грегг Бекхэм, старший научный сотрудник и руководитель группы Национальной лаборатории возобновляемой энергии (NREL) США

Изображения электронного микроскопа, показывающие взаимодействие фермента PETase с ПЭТ-пластиком.

Суперкомпьютеры позволяют решать сложные научные вопросы в преобразовании ферментом пластика, например детали взаимодействия в молекулярном масштабе с субстратами, выходящие за рамки того, что можно определить, зная его кристаллическую структуру.