Neues Enzym ist ganz wild auf Plastik: PET46 bereichert eine 80 Mitglieder umfassende Familie

Der Kunststoff Polyethylenterephthalat, kurz PET genannt, lässt sich mit Enzymen abbauen, die aus der Tiefsee stammen. Das hat eine Arbeitsgruppe um Ruth Schmitz-Streit, Professorin für Mikrobiologie an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) gemeinsam mit Forschern der Universität Hamburg und der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf demonstriert. „Wir haben eine neue genetische Ressource aus Tiefseeorganismen aus dem Reich der Archaeen entdeckt“, sagt Schmitz-Streit. Bisher bekannt waren rund 80 verschiedene PET-abbauenden Enzyme bekannt, die überwiegend in Bakterien und Pilzen produziert werden. „Damit erweitern wir das Wissen über die ökologische Rolle der Tiefsee-Archaeen und die mögliche Zersetzung von PET-Abfällen im Meer“, so die Mikrobiologin. PET ist das bevorzugte Material für Getränkeflaschen.

Zersetzung bis auf den letzten Rest

Strukturell unterscheidet sich das Enzym deutlich von bisher entdeckten Enzymen, die auf den Geschmack von Plastik in Form von PET gekommen sind. Dadurch besitzt es die Fähigkeit sowohl sehr langkettige PET-Moleküle, sogenannte Polymere, als auch kurzkettigere PET-Moleküle, sogenannte Oligomere, abzubauen, wodurch der Abbau kontinuierlich abläuft, bis das letzte Fitzelchen zersetzt ist. Das PET46 genannte Enzym wird vom Bakterium Escherichia coli produziert, nachdem die Forscher ihm das entsprechende Gen aus dem Tiefsee-Enzym eingepflanzt hatten.

Ähnlichkeit mit dem Lignin-Abbau

Auf molekularer Ebene weist PET46 große Ähnlichkeiten zu einem anderen Enzym, der Ferulasäure-Esterase, auf. Dieses baut das natürliche Polymer Lignin in Pflanzenzellwänden ab. Lignin und PET haben viele strukturelle Ähnlichkeiten, so dass die PET-abbauenden Enzyme in der Natur zum Beispiel für die Kompostierung von Holz im Waldboden wichtig sein können. Im Vergleich zu bisher am detailliertesten beschriebenen PET-abbauenden Enzymen aus Bakterien und aus Kompostanlagen ist PET46 bei 70 Grad Celsius effizienter als andere Referenzenzyme bei ihren jeweiligen Optimum-Temperaturen. Da Meere trotz der Erwärmung weit kühler sind findet der Abbaudort nur sehr langsam statt.

Die Forschungsergebnisse sind im Projekt PLASTISEA entstanden, das von Professorin Ute Hentschel Humeida vom GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel koordiniert wird. Ziel des Projekts ist die Bekämpfung der Plastikverseuchung der Meere.

via Universität Kiel

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