El plástico es un material que ha sido diseñado para ser resistente y recalcitrante a la degradación, por lo que sigue siendo difícil de reciclar. Sin embargo, estas características lo acercan a la madera, un material naturalmente recalcitrante degradado por ciertos hongos filamentosos gracias a enzimas especializadas.
Un consorcio de científicos de INRAE, de la Universidad de Burdeos y de la Universidad de Bretaña Sur logró reprogramar las enzimas llamadas LPMO, que reconocen la superficie de las fibras de celulosa, el principal componente de la madera, para hacerlas reconocer diferentes tipos de plásticos.
Estos resultados, publicados en ACS Chem&Bio Engineering, permiten prever el desarrollo de una caja de herramientas biológica para el reciclaje de plásticos.
La contaminación por plásticos es omnipresente en el medio ambiente y la gestión de los residuos plásticos es un problema a escala mundial. Además del desarrollo de modos de producción y uso más razonados, una de las soluciones a este problema es desarrollar métodos de bio-reciclaje. Es un desafío científico de gran escala, ya que los plásticos están compuestos por polímeros muy recalcitrantes a la degradación, que han sido fabricados precisamente para eso.
Pero esto los acerca a otros polímeros naturales recalcitrantes, como la celulosa de la madera, que pueden ser degradados por hongos filamentosos.
El secreto de estos hongos es que secretan un arsenal de enzimas, proteínas específicas que facilitan reacciones químicas, entre ellas las LPMO (monooxigenasas líticas de polisacáridos) que pueden degradar la superficie de la celulosa, debilitándola para facilitar su posterior degradación. Estas propiedades las convierten en candidatas ideales para evolucionar hacia nuevas funciones, como la degradación de plásticos.
Enzimas quiméricas que reconocen plásticos
Las enzimas LPMO generalmente están constituidas por dos módulos: un módulo de unión que permite a la enzima reconocer y adherirse a un polímero específico, en este caso celulosa de manera natural, y un módulo catalítico que degrada la superficie de la celulosa.
Los científicos se centraron en el módulo de unión para reemplazarlo por otros módulos, con el fin de conferir a las enzimas la capacidad de unirse a diferentes plásticos, utilizando procedimientos de ingeniería de proteínas dominados a escala industrial. Así, crearon LPMO quiméricas capaces de reconocer y adherirse a distintos tipos de plásticos. Algunas de ellas también fueron capaces de hacer agujeros en la superficie de un plástico de origen biológico, el PHA (poli-hidroxialcanoato).
En los siguientes trabajos, los científicos evaluarán la capacidad de degradación de estas enzimas quiméricas en diferentes tipos de plásticos para seleccionar las más eficaces y combinarlas en cócteles enzimáticos para degradar plásticos. El objetivo es crear una caja de herramientas enzimáticas para el bio-reciclaje de plásticos.
Referencias:
Munzone A. et al. (2024). Design of Plastic Binding Lytic Polysaccharide Monooxygenases via Modular Engineering.
ACS Chem&Bio engineering
DOI:
https://doi.org/10.1021/cbe.4c00125
Fuente: INRAE