A partire dagli anni ’50, l’impennata della produzione globale di plastica è andata di pari passo con un preoccupante aumento dei rifiuti di plastica. Solo negli Stati Uniti, nel 2017 sono stati generati l’incredibile cifra di 35 milioni di tonnellate di rifiuti di plastica, di cui solo una frazione è stata riciclata o bruciata, lasciando la maggior parte a languire nelle discariche. Il polietilene tereftalato (PET), una delle principali fonti di rifiuti di plastica, in particolare quelli derivanti dagli imballaggi alimentari, pone notevoli sfide ambientali a causa della sua lenta decomposizione e dell'inquinamento.
Gli sforzi per affrontare questo problema si sono intensificati, con i ricercatori che esplorano soluzioni innovative come sfruttare la potenza dei microrganismi e degli enzimi per la degradazione del PET. Tuttavia, gli enzimi esistenti spesso non sono all'altezza in termini di efficienza, soprattutto a temperature favorevoli alle applicazioni industriali.
Entra in gioco la cutinasi, un enzima promettente noto per la sua capacità di scomporre efficacemente il PET. Derivato da organismi come Fusarium solani, la cutinasi ha mostrato un notevole potenziale nel degradare il PET e altri substrati polimerici. Le scoperte recenti includono la scoperta della cutinasi del compost di foglie e rami (LCC), che mostra tassi di degradazione del PET senza precedenti alle alte temperature, e IsPETase, che eccelle a temperature più basse.
In un recente studio pubblicato su Catalysis Today , i ricercatori della NYU Tandon guidati da Jin Kim Montclare, professore di ingegneria chimica e biomolecolare, hanno presentato un nuovo flusso di lavoro di screening computazionale utilizzando protocolli avanzati per progettare varianti di LCC con capacità di degradazione del PET migliorate simili a quelle di isPETase.
Integrando la modellazione computazionale con analisi biochimiche, hanno identificato varianti promettenti che mostrano un maggiore comportamento di idrolisi, anche a temperature moderate.
Questo studio sottolinea il potenziale trasformativo dello screening computazionale nella riprogettazione degli enzimi, offrendo nuove strade per affrontare l’inquinamento da plastica. Incorporando informazioni provenienti da enzimi naturali come IsPETase, i ricercatori stanno aprendo la strada allo sviluppo di enzimi altamente efficienti per l'idrolisi del PET con implicazioni significative per la sostenibilità ambientale.
Ulteriori informazioni: Dustin Britton et al, Varianti di cutinasi del compost di foglie e rami mediante ingegneria proteica utilizzando lo screening computazionale e l'omologia IsPETase, Catalysis Today (2024). DOI:10.1016/j.cattod.2024.114659
Fornito dalla NYU Tandon School of Engineering
