Již v roce 2016 byla v Japonsku objevena bakterie rodu Ideonella, pojmenovaná podle města naleziště Ideonella sakaiensis, žijící v půdě v okolí místní továrny na recyklaci plastových lahví, která je schopná pomocí enzymu petázy rozkládat termoplast polyethylentereftalát (PET), z něhož se vyrábí mimo jiné plastové láhve.

Petáza rozkládá polyethylentereftalát (PET) zpět na prvočinitele a vytváří možnost plasty opakovaně recyklovat a tím snížit znečištění životního prostředí nejen plasty, ale i skleníkovými plyny. PET je nejběžnějším termoplastem, z kterého se kromě plastových lahví vyrábí i například oblečení či koberce. Jeho hlavní výhodou, která mu otevřela cestu do většiny průmyslových odvětví, je jeho odolnost. V posledních letech je však stále jasnější, že se jedná o dvojsečnou zbraň, v přírodě totiž vydrží i několik stovek let a hromadí se především v oceánech, kde vznikají celé plastové ostrovy.

Objev petázy, která dokáže zkrátit dobu rozkladu PET ze stovek let na několik dní, tedy přinesl naději na revoluci v recyklování plastových výrobků spočívající v energeticky nenáročném způsobu likvidace plastového odpadu.

V roce 2018 se pak podařilo rozluštit chemickou strukturu petázy a vědci dokonce dokázali tento nedávno objevený enzym vylepšit tak, aby se rychlost s jakou štěpí PET zvýšila o asi 20 %.

Zdroj: Wikipedia.org - CC BY-SA 4.0
Profesor John McGeehan ve výzkumném centru Diamond Light Source
„Stálo to obrovské množství práce na obou stranách Atlantiku, ale stálo to za to. Je velkým zadostiučiněním, že náš chimerický enzym je až třikrát rychlejší než oddělené enzymy, které se přirozeně vyvinuly. Otevírá to dveře k dalším budoucím vylepšením.“

Profesor John McGeehan, ředitel britského Centre for Enzyme Innovation

Vědci z University of Portsmouth, kteří stáli za revizí enzymu v roce 2018, ve svém navazujícím výzkumu úspěšně prohloubili schopnosti enzymů štěpit plasty a vytvořili vlastní složený enzym, který štěpí plasty až šestkrát rychleji než petáza. Tým pod vedením profesora Johna McGeehana zkombinoval petázu s dalším enzymem nalezeným v bakterii Ideonella sakaiensis, který se nazývá mhetáza (MHETase). Již pouhým smícháním obou enzymů se rychlost rozkladu zdvojnásobila. Vyvinutí propojení mezi oběma enzymy a vytvoření jednoho „super enzymu“ pak přineslo další trojnásobné zrychlení.

Tým univerzity v Portsmouthu spolupracoval se svými kolegy z americké Laboratoře pro obnovitelnou energii (National Renewable Energy Laboratory) a používal při své práci synchrotron Diamond Light Source v Oxfordshiru, který umožňuje použití rentgenových paprsků 10x silnějších než Slunce, aby sloužily jako mikroskop schopný rozlišit jednotlivé atomy. To vědcům umožnilo rozluštit prostorovou strukturu mhetázy a získat prostředky k vývoji vlastního rychlejšího enzymu.  

Původní objev petázy předznamenal příchod technologie, která by byla prostředkem v boji s hromadícím se plastovým odpadem, ale samotná petáza bohužel není dostatečně rychlá a neumožňuje komerčně únosné řešení likvidace obrovského množství PET výrobků, které každodenně plní planetu.

Zmíněná kombinace s druhým enzymem, která dovoluje oběma enzymům pracovat spolu, je dalším velkým krokem k nalezení řešení recyklace plastových výrobků. Petáza a hybridní enzym mhetáza-petáza (MHETase-PETase) rozkládají PET zpět na prvočinitele, což umožňuje plast vyrábět a neomezeně recyklovat. Uzavření koloběhu recyklace nám může pomoct zredukovat závislost na fosilních materiálech.

Původní text: University of Portsmouth

Titulní fotografie: Krizjohn Rosales, Pexels, fotografie: Wikipedia.org - CC BY-SA 4.0