PETáza

PETázy jsou enzymy, patřící mezi hydrolázy a podrobněji do esteráz, které katalyzují hydrolýzu polyethylentereftalátu (PET) na monomer v podobě kyseliny 2-hydroxyethyltereftalové (MHET). Souhrnná rovnice (kde n je počet monomerů v polymerovém řetězci), vypadá takto:

:(ethylentereftalát)n + H2O → (ethylentereftalát)n-1 + MHET

Malá množství PET se rozkládají na bis(2-hydroxyethyl)tereftalát (BHET)

PETázy mohou také štěpit PEF (polyethylen-2,5-furandikarboxylát), který je biologicky odvoditelný od PET, na obdobný mono-2-hydroxyethylfuranoát (MHEF). PETázy nekatalyzují hydrolýzy alifatických polyesterů, jako jsou polybutylensukcinát a kyselina polymléčná.

Neenzymatický přirozený rozklad PET může trvat stovky let, ale PETázy jej rozloží za několik dnů.

Historie

První PETáza byla objevena v roce 2016 u kmenu 201-F6 bakterie Ideonella sakaiensis získaného v Japonsku z kalů nedaleko místa, kde byly recyklovány PET lahve. Následně byly nalezeny další hydrolázy rozkládající PET, patřící do několika skupin, například mezi lipázy, esterázy a kutinázy. +more Objevy enzymů rozkládajících polyestery byly učiněny již v letech 1975 (šlo o α-chymotrypsin) a 1977 (v tomto případě se jednalo o lipázu).

PET se začal ve větším rozsahu používat v 70. letech 20. +more století, PETázy u bakterií byly ale objeveny mnohem později. PETázy mohou mít souvislost s rozkládáním voskovitých vrstev na rostlinách.

Struktura

K dubnu 2019 bylo popsáno 17 trojrozměrných krystalových struktur PETáz: [url=https://www. rcsb. +moreorg/structure/6QGC]6QGC[/url], [url=https://www. rcsb. org/structure/6ILX]6ILX[/url], [url=https://www. rcsb. org/structure/6ILW]6ILW[/url], [url=https://www. rcsb. org/structure/5YFE]5YFE[/url], [url=https://www. rcsb. org/structure/6EQD]6EQD[/url], [url=https://www. rcsb. org/structure/6EQE]6EQE[/url], [url=https://www. rcsb. org/structure/6EQF]6EQF[/url], [url=https://www. rcsb. org/structure/6EQG]6EQG[/url], [url=https://www. rcsb. org/structure/6EQH]6EQH[/url], [url=https://www. rcsb. org/structure/6ANE]6ANE[/url], [url=https://www. rcsb. org/structure/5XJH]5XJH[/url], [url=https://www. rcsb. org/structure/5YNS]5YNS[/url], [url=https://www. rcsb. org/structure/5XFY]5XFY[/url], [url=https://www. rcsb. org/structure/5XFZ]5XFZ[/url], [url=https://www. rcsb. org/structure/5XG0]5XG0[/url], [url=https://www. rcsb. org/structure/5XH2]5XH2[/url] a [url=https://www. rcsb. org/structure/5XH3]5XH3[/url].

PETázy mají podobné vlastnosti jako lipázy a kutinázy, stejně jako ony patří mezi α/β-hydrolázy; jejich aktivní místa jsou ale otevřenější než u kutináz. PETáza bakterie Ideonella sakaiensis se podle databáze Pfam podobá dienlaktonhydroláze, podle ESTHER patří do skupiny polyesteráz-lipáz-kutináz.

Je známo 69 PETázových enzymů, vyskytujících se u různých skupin organismů; tyto enzymy lze rozdělit do dvou skupin, na typy I a II. K typu I se řadí 57 enzymů a zbylých 12, včetně PETázy u Ideonella sakaiensis, patří do typu II. +more Všechny popsané PETázy mají v aktivní oblasti stejnou trojici aminokyselin, což naznačuje, že katalytický mechanismus je u všech stejný. PETase 5XH3 with HEMT-surface. png|Povrch dvojitého mutantu PETázy 5XH3 (R103G a S131A) s HEMT (1-(2-hydroxyethyl)4-methyltereftalátem) navázaným na aktivní místo. HEMT je analogem MHET, na který se váže methanol esterovou vazbou. PETase active site. png|Diagram PETázy se třemi zbytky Ser160, Asp206 a His237. Katalytická triáda je znázorněna světle modře. Aktivní místo je znázorněno oranžově, což naznačuje stimulaci molekulou 2-HE(MHET)4.

Mutace

V roce 2018 byla objevena mutace původní PETázy, která rozkládá PET výrazně rychleji; ve stejné studii bylo také zjištěno, že PETázy mohou štěpit polyethylen-furan-2,5-dikarboxylát (PEF).

Další rozklad u I. sakaiensis

Reakce PETázy a MHETázy

U I. sakaiensis je vzniklý MHET působením MHETázy dále rozkládán na kyselinu tereftalovou a ethylenglykol.

Uměle vytvořené proteiny, které spojují MHETázu a PETázu, mají vyšší účinnost než podobné směsi volných enzymů.

Reference

Kategorie:Hydrolázy Kategorie:Recyklace