Bactérias geneticamente modificadas decompõem plásticos em água salgada

“Isto é entusiasmante porque precisamos de abordar a poluição plástica nos ambientes marinhos”, diz Nathan Crook, autor correspondente de um artigo sobre o trabalho e professor assistente de engenharia química e biomolecular na Universidade Estadual da Carolina do Norte.

“Uma opção é retirar o plástico da água e colocá-lo num aterro, mas isso também apresenta desafios. Seria melhor se pudéssemos decompor estes plásticos em produtos que possam ser reutilizados. trabalho, você precisa de uma maneira barata de quebrar o plástico. Nosso trabalho aqui é um grande passo nessa direção.”

Para enfrentar esse desafio, os pesquisadores trabalharam com duas espécies de bactérias. A primeira bactéria, Vibrio natrigens, prospera em água salgada e é notável – em parte – porque se reproduz muito rapidamente. A segunda bactéria, Ideonella sakaiensisé notável porque produz enzimas que permitem quebrar o PET e comê-lo.

Os pesquisadores retiraram o DNA de I. sakaiensis que é responsável pela produção das enzimas que decompõem o plástico e incorporou essa sequência genética em um plasmídeo. Plasmídeos são sequências genéticas que podem se replicar em uma célula, independentemente do cromossomo da própria célula. Em outras palavras, você pode inserir um plasmídeo em uma célula estranha e essa célula executará as instruções do DNA do plasmídeo. E foi exatamente isso que os pesquisadores fizeram aqui.

Ao introduzir o plasmídeo contendo o I. sakaiensis genes em V. natrigens bactérias, os pesquisadores conseguiram obter V. natrigens para produzir as enzimas desejadas na superfície de suas células. Os pesquisadores então demonstraram que V. natrigens foi capaz de decompor o PET em um ambiente de água salgada à temperatura ambiente.

“Isso é cientificamente emocionante porque é a primeira vez que alguém relata ter obtido sucesso V. natrigens expressar enzimas estranhas na superfície de suas células”, diz Crook.

“Do ponto de vista prático, este é também o primeiro organismo geneticamente modificado que conhecemos que é capaz de decompor microplásticos PET em água salgada”, diz Tianyu Li, primeiro autor do artigo e Ph.D. estudante da NC State. “Isso é importante, porque não é economicamente viável remover plásticos do oceano e enxaguar os sais de alta concentração antes de iniciar qualquer processo relacionado à decomposição do plástico”.

“No entanto, embora este seja um primeiro passo importante, ainda existem três obstáculos significativos”, diz Crook. “Primeiro, gostaríamos de incorporar o DNA de I. sakaiensis diretamente no genoma do V. natrigens, o que tornaria a produção de enzimas degradadoras de plástico uma característica mais estável dos organismos modificados. Em segundo lugar, precisamos de modificar ainda mais V. natrigens para que seja capaz de se alimentar dos subprodutos que produz ao decompor o PET. Por último, precisamos modificar o V. natrigens para produzir um produto final desejável a partir do PET – como uma molécula que seja uma matéria-prima útil para a indústria química.

“Honestamente, esse terceiro desafio é o mais fácil dos três”, diz Crook. “Decompor o PET em água salgada foi a parte mais desafiadora.

“Também estamos abertos a conversar com grupos industriais para saber mais sobre quais moléculas seriam mais desejáveis ​​para projetarmos o V. natrigens na produção”, diz Crook. “Dada a gama de moléculas que podemos induzir as bactérias a produzir e a escala potencialmente vasta de produção, para quais moléculas a indústria poderia fornecer um mercado?”

O artigo, “Decomposição de microplásticos PET em condições de água salgada usando engenharia Vibrio natrigens“, é publicado em acesso aberto no Revista AIChE. O artigo foi coautor de Stefano Menegatti, professor associado de engenharia química e biomolecular na NC State.

O trabalho foi realizado com apoio da National Science Foundation, sob bolsa 2029327.