Русская Википедия:ПЭТаза
Шаблон:ФерментПЭТазы представляют собой класс ферментов эстераз, которые катализируют гидролиз полиэтилентерефталатного (ПЭТ) пластика до мономерного моно-2-гидроксиэтилтерефталата (MHET).
Идеализированная химическая реакция (где n — количество мономеров в полимерной цепи):[1]
- (этилентерефталат)n + H2O → (этилентерефталат)n-1 + MHET
Остаточный ПЭТ распадается на бис (2-гидроксиэтил) терефталат (BHET). ПЭТазы также могут разрушать ПЭФ-пластик (полиэтилен-2,5-фурандикарбоксилат), который является биоразлагаемой заменой ПЭТ. ПЭТазы не могут катализировать гидролиз алифатических полиэфиров, таких как полибутиленсукцинат или полимолочная кислота[2].
Неферментативное естественное разложение ПЭТ займёт сотни лет, но ПЭТазы могут разложить мелкодисперсный ПЭТ-пластик за считанные дни[3].
История
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]. В прошлом у ПЭТазы могла быть ферментативная активность, связанная с разрушением воскового покрытия растений[8].
Структура
По состоянию на апрель 2019 года было известно 17 трёхмерных кристаллических структур ПЭТаз: 6QGC Шаблон:Wayback, 6ILX Шаблон:Wayback, 6ILW Шаблон:Wayback, 5YFE Шаблон:Wayback, 6EQD Шаблон:Wayback, 6EQE Шаблон:Wayback, 6EQF Шаблон:Wayback, 6EQG Шаблон:Wayback, 6EQH Шаблон:Wayback, 6ANE Шаблон:Wayback, 5XJH Шаблон:Wayback, 5YNS Шаблон:Wayback, 5XFY Шаблон:Wayback, 5XFZ Шаблон:Wayback, 5XG0 Шаблон:Wayback, 5XH2 Шаблон:Wayback и 5XH2. Шаблон:Wayback .
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]. Согласно Pfam, ПЭТаза Ideonella sakaiensis похожа на диенелактонгидролазу. Согласно ESTHER, он относится к семейству полиэстераза-липаза-кутиназа.
Существует приблизительно 69 ферментов, подобных ПЭТазе, найденных у множества 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 ПЭТазы, обнаруженного 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 петазы (R103G и S131A) с HEMT (1-(2-гидроксиэтил) 4-метилтерефталатом), связанного с его активным сайтом. HEMT является аналогом MHET и содержит дополнительный этерифицированный метанол. PDBID: 5XH3.
-
Ленточная диаграмма ПЭТазы с тремя остатками Ser160, Asp206 и His237. Каталитическая триада представлена палочками голубого цвета. Активный сайт показан оранжевым цветом, для представления стимуляции молекулой 2-HE(MHET)4[9].
Мутации
В 2018 году учёные из Портсмутского университета в сотрудничестве с Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии Министерства энергетики США разработали мутант ПЭТазы, который разлагает ПЭТ быстрее, чем тот, который находится в естественном состоянии. В этом исследовании также было показано, что ПЭТазы могут разрушать полиэтилен-2,5-фурандикарбоксилат (ПЭФ)[2][10].
Биологический путь
У I. sakaiensis образующийся MHET дополнительно расщепляется под действием фермента MHETаза на терефталевую кислоту и этиленгликоль[1]. Лабораторные эксперименты показали, что химерные белки, которые искусственно связывают MHETазу и ПЭТазу, превосходят аналогичные смеси свободных ферментов[12].
См. также
- 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
Примечания
Шаблон:ПримечанияШаблон:ФерментыШаблон:Эстеразы
![Ленточная диаграмма ПЭТазы с тремя остатками Ser160, Asp206 и His237. Каталитическая триада представлена палочками голубого цвета. Активный сайт показан оранжевым цветом, для представления стимуляции молекулой 2-HE(MHET)4[9].](/ruwiki/index.php?title=%D0%A1%D0%BB%D1%83%D0%B6%D0%B5%D0%B1%D0%BD%D0%B0%D1%8F:%D0%97%D0%B0%D0%B3%D1%80%D1%83%D0%B7%D0%BA%D0%B0&wpDestFile=PETase_active_site.png){kind=link}
