Bactérias geneticamente modificadas decompõem plásticos em água salgada

PHYS, 14/09/2023 

Por Matt Shipman 

Os pesquisadores projetaram geneticamente um microrganismo marinho para decompor o plástico na água salgada. Especificamente, o organismo modificado pode decompor o tereftalato de polietileno (PET), um plástico usado em tudo, desde garrafas de água até roupas, que contribui significativamente para a poluição por microplásticos nos oceanos.

“Isto é entusiasmante porque precisamos 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. Precisamos trabalhar uma maneira barata de quebrar o plástico. Nosso trabalho aqui é um grande passo nessa direção."

Para enfrentar este desafio, os investigadores trabalharam com duas espécies de bactérias. A primeira bactéria, Vibrio natriegens, prospera em água salgada e é notável – em parte – porque se reproduz muito rapidamente. A segunda bactéria, Ideonella sakaiensis, é notável porque produz enzimas que lhe permitem decompor o PET e comê-lo.

Os pesquisadores pegaram o DNA de I. sakaiensis, responsável pela produção das enzimas que decompõem o plástico, e incorporaram 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 os genes de I. sakaiensis na bactéria V. natriegens, os pesquisadores conseguiram fazer com que V. natriegens produzisse as enzimas desejadas na superfície de suas células. Os pesquisadores demonstraram então que V. natriegens foi capaz de decompor o PET em ambiente de água salgada à temperatura ambiente.

“Isso é cientificamente emocionante porque é a primeira vez que alguém relata com sucesso que V. natriegens expressa 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 de V. natriegens, o que tornaria a produção de enzimas que degradam o plástico uma característica mais estável dos organismos modificados. Em segundo lugar, precisamos modificar ainda mais V. natriegens para que seja capaz de se alimentar dos subprodutos que produz quando decompõe o PET. Por último, precisamos modificar o V. natriegens para produzir um produto final desejável a partir do PET - como uma molécula que seja 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 da indústria para saber mais sobre quais moléculas seriam mais desejáveis ​​para produzirmos o V. natriegens”, diz Crook. "Dada a gama de moléculas que podemos induzir a produção das bactérias 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 Vibrio natriegens modificado", foi publicado no AIChE Journal.

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Fonte:https://phys.org/news/2023-09-genetically-bacteria-plastics-saltwater.html