| ПЭТаза | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 I. sakaiensis ПЭТаза ( A0A0K8P6T7 ) в комплексе с HEMT, аналогом ПЭТ ( PDB : 5XH3 ). | |||||||||
| Идентификаторы | |||||||||
| Номер ЕС | 3.1.1.101 | ||||||||
| Альт. имена | ПЭТ-гидролаза, поли (этилентерефталат) гидролаза | ||||||||
| Базы данных | |||||||||
| IntEnz | Просмотр IntEnz | ||||||||
| BRENDA | BRENDA запись | ||||||||
| ExPASy | Просмотр NiceZyme | ||||||||
| КЕГГ | Запись в KEGG | ||||||||
| MetaCyc | метаболический путь | ||||||||
| ПРИАМ | профиль | ||||||||
| Структуры PDB | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
| |||||||||
PETases являются эстеразы класс ферментов , которые катализируют на гидролиз из полиэтилентерефталата (ПЭТ) пластика с мономерной моно-2-гидроксиэтил - терефталата (MHET). Идеализированная химическая реакция (где n - количество мономеров в полимерной цепи): [1]
- (этилентерефталат) n + H 2 O → (этилентерефталат) n-1 + MHET
Следы количества ПЭТ распадаются на бис (2-гидроксиэтил) терефталат (BHET). ПЭТазы также могут разрушать ПЭФ-пластик ( полиэтилен-2,5-фурандикарбоксилат ), который является заменой ПЭТ на основе биопрепаратов. ПЭТазы не могут катализировать гидролиз алифатических полиэфиров, таких как полибутиленсукцинат или полимолочная кислота . [2]
Неферментативное естественное разложение ПЭТ займет сотни лет, но ПЭТазы могут разложить ПЭТ за считанные дни. [3]
История [ править ]
Первая ПЭТаза была обнаружена в 2016 году в бактериях штамма 201-F6 Ideonella sakaiensis, обнаруженных в образцах осадка, собранных недалеко от японского предприятия по переработке ПЭТ-бутылок. [1] [4] До этого открытия были известны другие типы гидролаз, разлагающих ПЭТ . [2] К ним относятся такие гидролазы, как липазы, эстеразы и кутиназы. [5] Открытия ферментов, разлагающих полиэфир, датируются по крайней мере 1975 г. (α- химотрипсин ) [6] и 1977 г. ( липаза ), например. [7]
ПЭТ-пластик получил широкое распространение в 1970-х годах, и было высказано предположение, что ПЭТазы в бактериях появились только недавно. [2] ПЭТаза, возможно, в прошлом обладала ферментативной активностью, связанной с разрушением воскового покрытия растений. [8]
Структура [ править ]
По состоянию на апрель 2019 г. было известно 17 трехмерных кристаллических структур ПЭТаз: 6QGC , 6ILX , 6ILW , 5YFE , 6EQD , 6EQE , 6EQF , 6EQG , 6EQH , 6ANE , 5XJH , 5YNS , 5XFY , 5XFZ , 5XG0 , 5XH2 и 5XH2. .
ПЭТаза обладает общими качествами как с липазами, так и с кутиназами в том, что она обладает α / β-гидролазной складкой; тем не менее, расщелина активного центра, наблюдаемая в ПЭТазе, более открыта, чем в кутиназах. [2] По данным Pfam, ПЭТаза Ideonella sakaiensis похожа на диенелактонгидролазу . Согласно ESTHER, он относится к семейству полиэстераза-липаза-кутиназа.
Существует приблизительно 69 ферментов, подобных ПЭТазе, содержащих множество различных организмов, и существует две классификации этих ферментов, включая тип I и тип II. Предполагается, что 57 ферментов относятся к категории I типа, тогда как остальные относятся к группе II типа, включая фермент ПЭТаза, обнаруженный у Ideonella sakaiensis . Во всех 69 ферментах, подобных ПЭТазе, существуют одни и те же три остатка в активном центре, что позволяет предположить, что каталитический механизм одинаков для всех форм ферментов, подобных ПЭТазе. [9]
Поверхность двойного мутанта ПЭТазы ( R 103 G и S 131 A ) с HEMT (1- (2-гидроксиэтил) 4-метилтерефталат), связанным с его активным центром . HEMT является аналогом MHET и имеет дополнительный эстерифицированный метанол . PDBID: 5XH3.
Ленточная диаграмма ПЭТазы с тремя остатками Ser160, Asp206 и His237. Каталитическая триада представлена палочками голубого цвета. Активный сайт показан оранжевым цветом, что означает стимуляцию молекулой 2-HE (MHET) 4 . [9]
Мутации [ править ]
В 2018 году ученые из Портсмутского университета в сотрудничестве с Национальной лабораторией возобновляемой энергии Министерства энергетики США разработали мутант этой ПЭТазы, который разлагает ПЭТ быстрее, чем в его естественном состоянии. В этом исследовании также было показано, что ПЭТазы могут разрушать полиэтилен-2,5-фурандикарбоксилат (PEF). [2] [10]
Биологический путь [ редактировать ]
У I. sakaiensis образующийся MHET дополнительно расщепляется под действием фермента MHETase на терефталевую кислоту и этиленгликоль . [1] Лабораторные эксперименты показали, что химерные белки, которые искусственно связывают MHETase и PETase, превосходят аналогичные смеси свободных ферментов. [12]
См. Также [ править ]
 | Поищите petase в Викисловаре, бесплатном словаре. |
- Организмы, разрушающие пластик
- Galleria mellonella , гусеница, способная переваривать полиэтилен .
- Aspergillus tubingensis - гриб, способный переваривать полиуретан .
- Pestalotiopsis microspora , вид эндофитного гриба, способный расщеплять полиуретан.
- кутиназа , фермент эстераза аналогичной геометрической формы
Ссылки [ править ]
- ^ а б в Ёсида С., Хирага К., Такехана Т., Танигучи И., Ямаджи Х., Маэда Ю. и др. (Март 2016 г.). «Бактерия, которая разлагает и ассимилирует поли (этилентерефталат)». Наука . 351 (6278): 1196–9. DOI : 10.1126 / science.aad6359 . PMID 26965627 . Краткое содержание (PDF) (30.03.2016).
- ^ a b c d e Остин HP, Аллен MD, Донохо Б.С., Роррер Н.А., Кернс Флорида, Силвейра Р.Л. и др. (Май 2018). «Характеристика и разработка разлагающей пластики ароматической полиэстеразы» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 115 (19): E4350 – E4357. DOI : 10.1073 / pnas.1718804115 . PMC 5948967 . PMID 29666242 .
- ^ Докрил, Питер. «Ученые случайно создали мутантный фермент, который поедает пластиковые отходы» . ScienceAlert . Проверено 27 ноября 2018 .
- ^ Tanasupawat S, Т Takehana, Yoshida S, Хирага К, ОДА К (август 2016). «Ideonella sakaiensis sp. Nov., Выделенная из микробного консорциума, разлагающего поли (этилентерефталат)» . Международный журнал систематической и эволюционной микробиологии . 66 (8): 2813–8. DOI : 10.1099 / ijsem.0.001058 . PMID 27045688 .
- ^ Хан X, Лю В., Хуанг Дж. В., Ма Дж., Чжэн Ю., Ко ТП и др. (Декабрь 2017 г.). «Структурное понимание каталитического механизма ПЭТ-гидролазы» . Nature Communications . 8 (1): 2106. DOI : 10.1038 / s41467-017-02255-г . PMC 5727383 . PMID 29235460 .
- ^ Табуши Я, Ямада Н, Мацудзаки Н, Furukawa J (август 1975 г.). «Полиэстер легко гидролизуется химотрипсином». Журнал науки о полимерах: издание полимерных писем . 13 (8): 447–450. DOI : 10.1002 / pol.1975.130130801 .
- ^ Токива У, Т Сузуки (ноябрь 1977). «Гидролиз полиэфиров липазами». Природа . 270 (5632): 76–8. DOI : 10.1038 / 270076a0 . PMID 927523 .
- ^ «Лаборатория« Несчастный случай »становится мутантным ферментом, который пожирает пластик» . Живая наука . Проверено 27 ноября 2018 .
- ^ а б Джу С., Чо АйДжей, Со Х., Сон Х.Ф., Сагонг Х.Й., Шин Т.Дж. и др. (Январь 2018). «Структурное понимание молекулярного механизма деградации полиэтилентерефталата» . Nature Communications . 9 (1): 382. DOI : 10.1038 / s41467-018-02881-1 . PMC 5785972 . PMID 29374183 .
- ^ Кэррингтон, Дамиан. «Новый суперфермент поедает пластиковые бутылки в шесть раз быстрее» . Хранитель .
- ^ Эллисон Чан (2016). «Будущее бактерий, очищающих наши пластиковые отходы» (PDF) .
- ↑ Knott BC, Erickson E, Allen MD, Gado JE, Graham R, Kearns FL, et al. (Октябрь 2020 г.). «Характеристика и разработка двухферментной системы для деполимеризации пластмасс» . Proc Natl Acad Sci USA . 117 (41): 25476–25485. DOI : 10.1073 / pnas.2006753117 . PMID 32989159 .
