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Plastikfressende Bakterien: Kombination zweier Enzyme beschleunigt Abbau

  • Bestimmte Bakterien können Plastik zerlegen.
  • Nun haben Forscher die dafür verantwortlichen Enzyme kombiniert und so die Leistung deutlich gesteigert.
  • Die Forscher hoffen so auf Unterstützung im Kampf gegen die Plastikflut.
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Golden/Portsmouth. Die Studie eines US-britischen Forscherteams weckt Hoffnung im Kampf gegen die Plastikflut: Demnach kann die Kombination zweier bakterieller Enzyme den Abbau des gängigen Kunststoffs Polyethylenterephthalat (PET) deutlich beschleunigen. Die Wissenschaftler griffen dazu auf zwei Enzyme zurück, die beim Bodenbakterium Ideonella sakaiensis vorkommen. Dieses war vor einigen Jahren bekannt geworden, weil es den Kunststoff abbauen kann. Eine spezielle Kombination der Enzyme erhöht dieses Potenzial beträchtlich, wie Gregg Beckham vom National Renewable Energy Laboratory in Golden (US-Bundesstaat Colorado) und John McGeehan von der University Of Portsmouth im Fachmagazin “Proceedings Of the National Academy Of Sciences” (“PNAS”) schreiben.

Bakterien nutzen PET als Nahrungsquelle

PET ist einer der am häufigsten verwendeten Kunststoffe und wird etwa für Flaschen und andere Behälter, Folien und Textilfasern verwendet. Weil PET in der Natur Jahrhunderte überdauern kann, sammelt sich der Müll zunehmend in der Umwelt an. 2016 berichteten japanische Wissenschaftler über den Fund des Bakteriums I. sakaiensis in einer Recyclinganlage für Plastikflaschen. Sie erkannten damals, dass diese Bakterien PET als Nahrungsquelle nutzen können, und dass die beiden Enzyme PETase und MHETase dafür verantwortlich sind.

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Enzyme erhöhen Geschwindigkeit

Nun analysierte die Forschergruppe die Enzyme mit strukturellen, biochemischen und bioinformatischen Ansätzen bis ins Detail. So stellten sie etwa fest, dass die Wirkweise der PETase derjenigen von Cutinase ähnelt – einem Enzym, mit dessen Hilfe Pilze in Pflanzen eindringen. Zudem ermittelten sie die dreidimensionale Struktur der Enzyme.

PETase allein kann PET zerlegen, was die MHETase nicht kann. Diese vermag allerdings ein Zwischenprodukt beim Abbau von PET zu zerlegen, die Mono-(2-hydroxyethyl)-Terephthalsäure (MHET). Beide Enzyme zusammen bauen PET etwa doppelt so schnell ab wie die PETase allein.

Kombiniertes Doppelenzym hilft, Abfall neu abzubauen

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“Unsere ersten Experimente haben gezeigt, dass sie tatsächlich besser zusammenarbeiten”, wird McGeehan in einer Mitteilung seiner Universität zitiert. “Deshalb haben wir uns entschlossen, sie physisch zu kombinieren.” Mit diesem kombinierten Doppelenzym steigerten die Forscher die Abbaugeschwindigkeit noch einmal um das Dreifache.

“Zusammengenommen bieten diese Ergebnisse Einblicke in die PET-Zerlegung durch das Zwei-Enzym-System und werden künftige Bemühungen zum biologischen Abbau und zur Abfallveredelung von gemischten Kunststoffen inspirieren”, schreiben Beckham, McGeehan und Kollegen. So könnten die Enzyme in biotechnologischer Anwendung dazu beitragen, eine PET-Kreislaufwirtschaft aufzubauen.

RND/dpa

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