ПЭТаза

Первая ПЭТаза была обнаружена в 2016 году в бактериях штамма 201-F6 Ideonella sakaiensis, обнаруженных в образцах осадка, собранных недалеко от японского предприятия по переработке ПЭТ-бутылок[1][4]. До этого открытия были известны другие типы гидролаз, разлагающих ПЭТ[2]. К ним относятся такие гидролазы, как липазы, эстеразы и кутиназы[5]. Открытия ферментов, разлагающих полиэфир, датируются, по крайней мере, 1975 г. (α-химотрипсин)[6] и 1977 г. (липаза), например[7].

ПЭТ-пластик получил широкое распространение в 1970-х годах, и было высказано предположение, что ПЭТазы в бактериях появились только недавно[2]. В прошлом у ПЭТазы могла быть ферментативная активность, связанная с разрушением воскового покрытия растений[8].

По состоянию на апрель 2019 года было известно 17 трёхмерных кристаллических структур ПЭТаз: 6QGC, 6ILX, 6ILW, 5YFE, 6EQD, 6EQE, 6EQF, 6EQG, 6EQH, 6ANE, 5XJH, 5YNS, 5XFY, 5XFZ, 5XG0, 5XH2 и 5XH2. .

ПЭТаза обладает общими качествами, как с липазами, так и с кутиназами в том, что она обладает α/β-гидролазной складкой; тем не менее, расщелина активного центра, наблюдаемая в ПЭТазе, более открыта, чем в кутиназах[2]. Согласно Pfam, ПЭТаза Ideonella sakaiensis похожа на диенелактонгидролазу. Согласно ESTHER, он относится к семейству полиэстераза-липаза-кутиназа.

Существует приблизительно 69 ферментов, подобных ПЭТазе, найденных у множества различных организмов, и существует две классификации этих ферментов, включая тип I и тип II. Предполагается, что 57 ферментов относятся к категории I типа, тогда как остальные относятся к группе II типа, включая фермент ПЭТазы, обнаруженного у Ideonella sakaiensis. Во всех 69 ферментах, подобных ПЭТазе, существуют одни и те же три остатка в активном центре, что позволяет предположить, что каталитический механизм одинаков для всех форм ферментов, подобных ПЭТазе[9].

• 
  Поверхность двойного мутанта петазы (R103G и S131A) с HEMT (1-(2-гидроксиэтил) 4-метилтерефталатом), связанного с его активным сайтом. HEMT является аналогом MHET и содержит дополнительный этерифицированный метанол. PDBID: 5XH3.
• 
  Ленточная диаграмма ПЭТазы с тремя остатками Ser160, Asp206 и His237. Каталитическая триада представлена палочками голубого цвета. Активный сайт показан оранжевым цветом, для представления стимуляции молекулой 2-HE(MHET)4[9].

В 2018 году учёные из Портсмутского университета в сотрудничестве с Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии Министерства энергетики США разработали мутант ПЭТазы, который разлагает ПЭТ быстрее, чем тот, который находится в естественном состоянии. В этом исследовании также было показано, что ПЭТазы могут разрушать полиэтилен-2,5-фурандикарбоксилат (ПЭФ)[2][10].

Путь реакции ПЭТазы и МНЕТазы.[11]

У I. sakaiensis образующийся MHET дополнительно расщепляется под действием фермента MHETаза на терефталевую кислоту и этиленгликоль[1]. Лабораторные эксперименты показали, что химерные белки, которые искусственно связывают MHETазу и ПЭТазу, превосходят аналогичные смеси свободных ферментов[12].

• Galleria mellonella , гусеница, способная переваривать полиэтилен .
• Aspergillus tubingensis — гриб, способный переваривать полиуретан .
• Pestalotiopsis microspora, вид эндофитного гриба, способный расщеплять полиуретан.
• Кутиназа, фермент эстераза аналогичной геометрической формы