Mivel a műanyagok többsége nagyon tartós, ez a hulladék akár évezredekig is szennyezheti a környezetet, ha nem találunk megoldást lebontására. Ezzel próbálkozik most egy nemzetközi kutatócsoport, amelynek tagjai szuperszámítógépek segítségével igyekeznek olyan enzimeket találni, amelyek képesek lebontani a polietilén-tereftalátot, vagyis a PET-et, az egyik legelterjedtebb műanyagot.
Lee Woodcock és kollégái egy 2016-ban felfedezett baktériumra alapozták munkájukat, amelyről kiderült, hogy PET-tel táplálkozik. A műanyag lebontását PETáz nevű enzimekkel végzi, amelynek működését röntgenkrisztallográfiával tanulmányozták a szakértők. A munka során számítógéppel modellezték, hogyan kötődik az enzim a PET-hez, és kísérletileg igazolták, hogy az valóban képes például egy üdítősflakon lebontására.
A következő szakaszban a kutatók a PETázok rokonait, a kutinázokat kezdték vizsgálni, amelyek a növényi sejtfal egyik vízzáró anyagát, a kutint bontják. A szakértők a rokon enzimek tanulmányozásával a PETázok evolúcióját akarták megérteni, és miközben szuperszámítógépek segítségével igyekeztek részletesen visszakövetni a fejlődési lépéseket, véletlenül javítottak a PETázok hatékonyságán. Amikor egy kicsit „kutinázszerűbbé” tették az enzimet, az a szimulációk alapján még hatékonyabban kezdte bontani a műanyagokat.
A munka során kulcsszerep jutott a nagyteljesítményű számítógépeknek, amelyek révén pontosan modellezni lehetett, milyen nagyobb és kisebb szerkezeti változások következnek be az enzim különböző mutációi után, és ezek hogyan befolyásolják funkcionalitást, például a szubsztrát megkötésének képességét, mondja Woodcock.
Az eredmények alapján a kutatók lassan kezdik megérteni, hogyan jöttek létre ezek az enzimek. Az eredet és a működés megfejtése pedig segíthet más hasonló, műanyagbontásra szintén alkalmas enzimek megtalálásában vagy megtervezésében. A szakértők például nagyon kíváncsiak arra, hogy lehet-e olyan enzimet létrehozni (vagy találni), amely magasabb hőmérsékleten is működik, ami mellet gyorsítható lehetne, és ipari méretekben is megvalósíthatóvá válhatna a PET bontása.
