Base estructural del reconocimiento de tereftalato por la proteína de unión a solutos TphC
Las bacterias que se ha demostrado que degradan y asimilan el plástico han sido un área clave de investigación internacional desde 2016. Ahora, un equipo de científicos con sede en la Universidad de Manchester ha logrado un avance biotecnológico que puede ayudar a los humanos a recurrir a células bacterianas diseñadas para reducir nuestros basuras plásticas.
El plástico PET (polyethylene terephthalate) ha sido una preocupación durante mucho tiempo debido al gran volumen de plástico creado a nivel mundial y su impacto a través de los residuos no reciclados en el medio ambiente de las botellas para beber, los envases para llevar y los microplásticos.
Parte de la razón por la que el plástico es difícil de descomponer es su estructura química, que está formada por monómeros, pequeñas moléculas que se unen para formar polímeros. Hasta la fecha, se han realizado muchos estudios sobre la capacidad de las bacterias para degradar el plástico PET en los monómeros constituyentes. Sin embargo, se han realizado limitados estudios sobre la capacidad de estas bacterias para reconocer y absorber en sus células los monómeros correspondientes.
En una nueva investigación científicos del Instituto de Biotecnología de Manchester estudiaron el potencial de reconocimiento de una proteína clave involucrada en la captación celular del tereftalato de monómero (TPA), por la proteína de unión de soluto TphC.
Se espera que el uso de plásticos se triplique para 2050 [PDF] y, a menudo, los envases de plástico se utilizan solo una vez. A pesar del aumento de los esfuerzos de reciclaje doméstico e industrial, todavía existe un problema sistémico, pero también una oportunidad comercial. El desarrollo de la degradación microbiana de los plásticos podría ser clave para abordar este problema global.
Imagen: Estructura de TphC que muestra cambios inducidos por ligandos.
El equipo de Manchester utilizó técnicas bioquímicas y estructurales para determinar cómo el sustrato, TPA, es reconocido por TphC. El Dr. Neil Dixon, autor principal de la investigación, dijo: "Es importante comprender cómo las bacterias reconocen y degradan los productos químicos xenobióticos tanto desde una perspectiva ecológica como biotecnológica. Entender a nivel molecular cómo se importan a las células bacterianas estos productos de degradación de plástico significa que podemos usar transportadores en células diseñadas para aplicaciones de biorremediación para abordar preocupaciones ambientales urgentes".
Usando técnicas que permitieron al equipo visualizar la TphC en conformaciones abiertas y cerradas sobre la unión de TPA, luego usaron enfoques de minería del genoma para descubrir proteínas transportadoras homólogas y también enzimas involucradas en la descomposición y asimilación de TPA.
Estas partes genómicas extraídas proporcionan un recurso genético para futuros esfuerzos de ingeniería biotecnológica y metabólica hacia soluciones de bioeconomía plástica circular. Existe un gran interés y potencial en el uso de enzimas y microbios diseñados para degradar y asimilar los residuos plásticos.
Estos nuevos hallazgos respaldarán ahora el desarrollo de células microbianas diseñadas para la biorremediación y el reciclaje de base biológica de basuras plásticas.
Los hallazgos se publican hoy en la revista Nature Communications: Structural basis of terephthalate recognition by solute binding protein TphC
