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La storia di un enzima davvero straordinario…

lunedì, Giugno 17, 2019
La storia di un enzima davvero straordinario…

Gli scienziati da anni sono alacremente impegnati nel cercare di risolvere l’annoso problema della plastica. Ciò che inizialmente (stando al racconto dei nostri genitori), sembrava rappresentare la grande scoperta del secolo scorso, col tempo si è rivelata un vero e proprio danno a livello ambientale non di poco conto e di non facile soluzione. Un esempio su tutti: i nostri mari sono stracolmi di plastica la quale, oltre a deturpare il paesaggio, sta “soffocando” gli esseri viventi del nostro intero ecosistema(un esempio è dato dalla nostra immagine di copertina). A tutto questo si aggiunge l’inquinamento provocato dallo smaltimento sui terreni della plastica stessa, che concorre inoltre ad alimentare traffici illeciti.

Guarda La video-story dei batteri divora-plastica su Vortici WebTv

La storia che Vortici.it si propone di raccontarvi, avvalendosi di fonti certe, ha davvero dell’incredibile.
In principio era il Giappone, il luogo, dove gli scienziati hanno scoperto per la prima volta un microrganismo in grado di degradare le bottiglie di soda. Il batterio in questione ha, come spesso accade, un nome impronunciabile: Ideonella sakaiensis. L’habitat “naturale” scelto da quest’ultimo per sopravvivere è il suolo di un impianto per il riciclaggio della plastica.

La scoperta risale a poco più di due anni fa, ma attualmente, i ricercatori hanno compiuto un passo in più: del tutto casualmente hanno potenziato l’enzima responsabile del degrado della plastica, rendendolo più efficiente e ritengono che ci sia lo spazio per ulteriori margini di miglioramento.

Alla luce degli ultimi avvenimenti, lo sforzo di aggredire su larga scala il crescente problema dei rifiuti di plastica, che si ammassano giornalmente sia sulla terraferma sia negli oceani, è ancora allo stadio iniziale ma i segnali sono molto incoraggianti. L’attuale scoperta è il frutto di uno studio intitolato: “Characterization and engineering of a plastic-degrading aromatic polyesterase”, i cui risultati sono stati pubblicati sulla rivista “Proceedings of the National Academy of Sciences”. Come dicevamo la scoperta in questione è stata fortuita. Mentre i ricercatori esaminavano le funzioni della proteina anti – plastica, hanno creato accidentalmente una forma potenziata della proteina stessa.
“La fortuna gioca un ruolo spesso fondamentale nella ricerca scientifica, e la nostra scoperta non fa eccezione”, dichiara uno degli autori dello studio, il biologo strutturale John McGreehan dell’University of Portsmouth, nel Regno Unito. “Questo risultato inatteso suggerisce che esiste un modo per potenziare ulteriormente questi enzimi, e ci fa avvicinare alla soluzione per riciclare la sempre crescente montagna di plastica gettata nell’ambiente”.

Precisamente il gruppo di McGreehan, che include ricercatori del National Renewable Energy Laboratory (NREL) dello US Department of Energy, si sono imbattuti nella forma mutante mentre studiavano la struttura cristallina della PETasi, il nome dato all’enzima del batterio giapponese, in virtù della propria capacità di mangiare un particolare tipo di plastica denominato PET, acronimo di polietilene tereftalato.

Il PET è un materiale inventato nei lontani anni ’50 del secolo scorso, ma nonostante sia trascorso molto tempo, affinché un microrganismo possa evolvere(sviluppare) un sistema efficiente per degradare un nuovo materiale creato dall’uomo, occorre un tempo maggiore. Ecco perché la scoperta di Ideonella sakaiensis, per quanto interessante, desta un entusiasmo moderato. In generale, la natura non ha avuto abbastanza tempo per consentire al batterio di sviluppare un enzima molto efficiente in grado di degradare miliardi di tonnellate di plastica riversate nelle discariche e negli oceani, laddove minacciano seriamente la vita marina.

In ogni caso la PETasi naturale è già di per sé una proteina straordinaria, poiché degrada la plastica in pochi giorni, considerando che invece, senza la sua azione, il PET impiegherebbe secoli a decomporsi da solo. Come ha spiegato il biologo strutturale Bryon Donohoe del NREL: “Dopo appena 96 ore si può vedere chiaramente, con un microscopio elettronico, che la PETasi sta degradando il materiale. E questo test – ha aggiunto – viene condotto usando i rifiuti reali che si trovano nelle discariche e negli oceani”.

Per esaminare l’efficienza della PETasi a livello molecolare, gli scienziati hanno bombardato la molecola con i Raggi X al solo scopo, specifico, di generare un’immagine in 3D ad alta risoluzione dell’enzima. L’analisi ai Raggi X ha così permesso di focalizzare la vista sul sito attivo della PETasi, quella parte della proteina responsabile della reazione chimica che lega e divora la plastica. La capacità di vedere in profondità l’azione dell’enzima ha dato agli scienziati l’idea di poter ingegnerizzare un enzima più veloce ed efficiente, modificando il sito attivo della proteina. Ci sono riusciti prima del previsto, con loro stessa sorpresa, mentre cercavano altre proprietà della molecola.

L’umore dei ricercatori è alto perché, anche se l’attuale forma mutante della PETasi è solo del 20% più efficiente dell’enzima naturale, adesso gli autori della scoperta sanno come ottimizzare l’attività della proteina e sono convinti di spingersi ancora più in là. La speranza è che le future forme ingegnerizzate della proteina consentiranno non solo di migliorare il degrado della plastica, ma anche di degradare altri tipi di materiale. Intanto è già noto agli scienziati che la PETasi mutata può persino degradare un sostituto del PET chiamato PEF (polietilene furandicarbossilato). Cosa che invece non può fare la PETasi naturale.

“Ciò che abbiamo imparato è che la PETasi non è ancora pienamente ottimizzata nel degradare il PET”, ha dichiarato il biotecnologo Gregg Beckham del NREL. “Ma adesso che sappiamo come fare, è tempo di applicare gli strumenti di ingegnerizzazione proteica che abbiamo a disposizione per continuare il potenziamento”.

Un’ultima osservazione personale: se solo provassimo a modificare alcune abitudini errate(riguardo ad abitudini correte da adottare, vi rimandiamo a un esempio calzante in proposito, trattato da noi tempo fa in un articolo), quasi certamente la produzione stessa della plastica diminuirebbe… . I nostri bisnonni non l’hanno conosciuta e stavano decisamente meglio vivendo in un ambiente più sano…

Immagine di copertina: L’isola di plastica del Pacifico – vista satellitare(Utilità dal web)

Annapaola Di Ienno

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