Suchen

Nachhaltiges Recycling von PET?

„Molekulare Schere“ für Plastikmüll entschlüsselt

Seite: 2/2

Firmen zum Thema

3D-Struktur offenbart Besonderheiten

„Durch die gemeinsame Forschungsgruppe haben wir an BESSY II die Möglichkeit, jederzeit sehr rasch an den viel gebuchten MX-Beamlines Messzeit anzubieten“, sagt Dr. Manfred Weiss, der für die MX-Beamlines an BESSY II verantwortlich ist. Die MX-Beamlines (MX steht für Makromolekulare Kristallographie) sind darauf spezialisiert, winzige kristalline Proben aus organischen, sehr großen Molekülen zu durchleuchten, aus den Daten lassen sich die 3D-Faltungen dieser Makromoleküle entschlüsseln.

Tatsächlich zeigt die dreidimensionale Architektur der MHETase einige Besonderheiten: Enzyme wie die MHETase, binden zunächst an ihr Zielmolekül, bevor eine chemische Reaktion eintritt. Für jedes abzubauende Molekül braucht man ein maßgeschneidertes Enzym: „Wir können jetzt genau lokalisieren, an welchen Stellen das MHET-Molekül an die MHETase andockt und wie es dadurch in seine beiden Bestandteile Terephthalsäure und Ethylenglykol gespalten wird“, berichtet Weber.

Bildergalerie

Nächste Schritte: Aktivität der MHETase steigern

Allerdings sind PETase und MHETase aktuell noch nicht besonders effizient. „Kunststoffe gibt es erst seit wenigen Jahrzehnten in diesem Ausmaß – selbst Bakterien mit ihrer schnellen Generationenfolge und raschen Anpassungsfähigkeit schaffen es nicht in einer so kurzen Zeit, durch den evolutionären Prozess von Versuch und Irrtum eine perfekte Lösung zu entwickeln“, erklärt Weber.

„Nachdem wir die Struktur dieses sehr wichtigen Enzyms aufklären konnten, können wir nun auch Varianten planen, herstellen und biochemisch charakterisieren, die deutlich höhere Aktivität als die natürliche MHETase zeigen und sogar gegenüber einem weiteren Zwischenprodukt des PET Abbaus, BHET, aktiv sind", ergänzt Bornscheuer.

Wie Sie auch mit Ihrem Labor konkret dazu beitragen können, überhaupt erst weniger Plastikmüll entstehen zu lassen, beschreibt dieser Beitrag:

Echte Kreislaufwirtschaft von PET?

Perspektivisch will Bornscheuer daher daran arbeiten, PETase und MHETase systematisch für ihre Aufgabe, die Zerlegung von PET, zu optimieren. Gert Weber plant, diese Studien durch weitere strukturbiologische Arbeiten zu ergänzen, um die plastikverdauenden Enzyme schrittweise hin zur Anwendung zu bringen. Dazu ist der Zugang zu dem Messstationen und der IT-Infrastruktur des HZB unerlässlich.

Diese Arbeit weist einen Weg hin zu einem „perfekten Recycling“: Künftig könnten solche optimierten Enzyme in biotechnologischen geschlossenen Kreisläufen produziert werden, um PET-Kunststoffe und (perspektivisch) auch weitere Polymere wirklich in ihre Grundbausteine zu zerlegen. Die Kunststoffproduktion wäre dann - Mülltrennung vorausgesetzt - ein geschlossener Kreislauf und nicht mehr vom Rohöl abhängig. Ein Teil des Plastik-Müllproblems wäre damit lösbar.

Originalpublikation: G.J. Palm, L. Reisky, D. Böttcher, H. Müller, E.A.P. Michels, C. Walczak, L. Berndt, M.S. Weiss, U.T. Bornscheuer and G. Weber: Structure of the plastic-degrading Ideonella sakaiensis MHETase bound to a substrate, Publiziert in Nature Communications (2019): DOI: 10.1038/s41467-019-09326-3

* Dr. A. Rötger: Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB), 14109 Berlin

(ID:45872396)