Genetik Mühendisliğin Bir Ürünü: Plastik Yiyen Bakterilerin Keşfi

Bu yazımızda plastik yiyen bakterilerin nasıl keşfedildiğini ve dünyada halihazırda mevcut olan plastik sorununun üstesinden gelmek için bu bakterilerin nasıl yeniden tasarlandığını anlatmaya çalıştık. Keyifli okumalar…

Plastik yiyen bakteriler, her yıl okyanuslarımıza karışan 14 milyon ton plastiğin bir kısmı ile mücadele etmemize yardımcı olabilir. Plastik kirliliği deniz ekosistemine büyük zararlar vermekte ve dolayısıyla insan sağlığını da etkilemektedir. Örneğin, Uluslararası Doğa Koruma Birliği [IUCN:International Union for Conversation of Nature]’ ne göre plastik, okyanusa bir kez girdiğinde bile okyanus ekosistemindeki canlılara büyük zararlar vermektedir. Tabi bu plastikler her zaman bizim bildiğimiz boyutlarda olmak zorunda da değildir ki genelde deniz canlıları bir plastik türü olan mikroplastikleri yutarlar. Bu durum hem deniz ekosisteminde birbileri ile beslenen canlıları etkilerken hem de bu canlılarla beslenen insanları da etkiler. IUCN’ye göre yutulan bir mikroplastik, üzerlerinde toksik madde biriktirerek, kendilerini yutan deniz canlılarına bu toksik maddeleri bulaştırır. Bu toksik maddeler de hepimizin bildiği besin zincirili yoluyla insanlara kadar ulaşır.

Karada bu plastik atığın hemen hemen hepsi çöp toplama alanlarında biriktiriliyor ve zehirli dumanlar salan yakma fırınlarında yakılarak imha ediliyor. Bununla birlikte, Science dergisine göre, 2016’da Japon bilim insanları dünyanın plastik sorununun üstesinden gelmeye yardımcı olabilecek olağanüstü bir keşif yaptılar. Bilim insanları bir geri dönüşüm tesisinin hemen yakınlarındaki küçük bir alanda plastik şişeleri topladılar ve bir bakteri türünün bu şişelerin içlerinden geçerek onları adeta “yediğini” keşfettiler. Normalde bakteriler, zamanlarını ölü organik maddeleri sindirerek geçirirler ancak Ideonella sakaiensis olarak isimlendirilen bakteri türünün, polietilen tereftalat (PET) olarak bilinen plastik türünü sindirebildiği gün yüzüne çıktı.

Bakterilerin analizinin ardından biliminsanları iki adet enzim buldular bunlardan biri PET hidrolize enzimi ve diğeri ise PETaz olarak isimlendirildi. Enzim PET ile etkileşime geçtiğinde plastiğin uzun moleküler zincirini kırarak, bu uzun moleküler zinciri daha kısa monomerlere; terephthalic asit ve etilen glikole ayırıyor. Ardından bu monomerleri de parçalayan bakteri kendini büyütmek ve geliştirmek için gerekli enerjiyi sağlamış oluyor. 

Plastik yiyen bakterinin keşfini izleyen süreçte, bir çok genetikçi Indeonella sakaiensis’ in etki mekanizmasının geliştirilmesini sağlamak için bir çok çalışma yaptı. Böyle bir girişime örnek olarak genetik mühendisliği yapılan bir Eschericia Coli bakterisine PETaz enzimi ürettirilerek bir PETaz fabrikası kuruldu.

Keşif, plastik kullanımına karşı mücadelede umut sunsa da bilim insanları yaygın ticari kullanımdan hala çok uzakta olduğumuz konusunda uyarılar yapıyorlar. Benzer şekilde PETaz yalnızca PET türündeki plastiği ayrıştırır ve halen enzimler kullanarak ayrıştıramadığımız altı plastik türü daha var.

Süper PETaz

Portsmouth Üniversitesinden araştırmacılar PETaz’ın yeniden mühendisliğini yaparak, “kokteyl” ismini verdikleri ve plastiği normalden 6 kat daha hızlı sindiren bir enzim ürettiler. Ayrıca ABD Ulusal Bilimler Akademisi bildirilerine göre bazı biliminsanları, PETaz ile bir diğer plastik sindirebilen bir enzim olan MHETaz’ı bir süper enzim oluşturmak amacıyla kombinlediler.
Portsmouth Üniversitesi’ndeki biliminsanlarına göre, kombine PETaze-MHETaze enzimi, güneşten 10 milyar kat daha parlak x-ışınları kullanan bir tür parçacık hızlandırıcı olan bir senkrotron ile oluşturuldu. Bu araştırmacıların her enzimin ayrı atomlarını görmelerini ve moleküler planlarını çizmelerini sağladı.  Bilim insanları daha sonra bir süper enzim oluşturmak için bakteriyel DNA’ları bir araya getirdiler. Bu enzim ayrıca şeker bazlı bir biyoplastik olan Polietilen furanoatı (PEF) parçalayabilir ^[1]livescience.com.