Penemuan Bakteria Pemakan Plastik: Enzim PETase Diubah Suai Mampu Mengurai Plastik dalam Masa Beberapa Hari

Penemuan Bakteria Pemakan Plastik: Enzim PETase Diubah Suai Mampu Mengurai Plastik dalam Masa Beberapa Hari. Sekumpulan penyelidik dari University of Portsmouth dan National Renewable Energy Laboratory (NREL) berjaya mengubah suai enzim PETase yang berasal daripada bakteria Ideonella sakaiensis. Enzim yang diubah suai ini mampu mengurai plastik polietilena tereftalat (PET) dalam masa beberapa hari, berbanding berabad-abad dalam keadaan semula jadi. Penemuan yang diterbitkan dalam jurnal Nature Communications ini membuka peluang besar dalam menangani krisis pencemaran plastik global melalui teknologi biodegradasi yang lebih cekap.. Pengenalan: Krisis Plastik dan Harapan Baru Pencemaran plastik telah menjadi salah satu cabaran alam sekitar yang paling mendesak pada abad ini. Setiap tahun, lebih 300 juta tan plastik dihasilkan di seluruh dunia, dan sebahagian besarnya berakhir di lautan atau tapak pelupusan sampah. Plastik polietilena tereftalat PET , yang digunakan secara meluas dalam botol minuman dan pembungkusan makanan, mengambil masa sehingga 450 tahun untuk terurai secara semula jadi. Namun, satu penemuan saintifik yang mengejutkan telah membuka lembaran baru dalam usaha menangani masalah ini: enzim PETase yang diubah suai daripada bakteria pemakan plastik, Ideonella sakaiensis. Penemuan Bakteria Ideonella sakaiensis Pada tahun 2016, sekumpulan penyelidik dari Jepun menemui bakteria Ideonella sakaiensis di sebuah kilang kitar semula plastik di Sakai, Jepun. Bakteria ini mempunyai keupayaan unik untuk mencerna plastik PET sebagai sumber karbon dan tenaga. Penemuan ini diterbitkan dalam jurnal Science dan mencetuskan minat global dalam bidang biodegradasi plastik. Enzim utama yang bertanggungjawab untuk proses ini dinamakan PETase, yang berfungsi memecahkan rantai panjang polimer PET menjadi monomer asasnya, iaitu asid tereftalat dan etilena glikol. Mekanisme Enzim PETase PETase adalah sejenis enzim hidrolase yang memangkinkan tindak balas hidrolisis pada ikatan ester dalam molekul PET. Struktur tiga dimensi enzim ini telah dijelaskan melalui teknik kristalografi sinar-X oleh pasukan dari University of Portsmouth yang diketuai oleh Profesor John McGeehan. Mereka mendapati bahawa PETase mempunyai rongga aktif yang sangat sesuai untuk mengikat rantai PET, tetapi kadar tindak balasnya agak perlahan dalam keadaan semula jadi. Enzim ini hanya mampu mengurai plastik pada kadar yang sangat rendah, menjadikannya tidak praktikal untuk aplikasi industri. Pengubahsuaian Enzim untuk Kecekapan Lebih Tinggi Dalam kajian yang diterbitkan dalam jurnal Nature Communications pada April 2020, pasukan penyelidik dari University of Portsmouth dan NREL berjaya mengubah suai enzim PETase untuk meningkatkan kecekapannya secara drastik. Dengan menggunakan kejuruteraan protein, mereka memperkenalkan beberapa mutasi pada struktur enzim yang menjadikannya lebih stabil dan aktif pada suhu yang lebih tinggi. Hasilnya, enzim yang diubah suai ini mampu mengurai plastik PET dalam masa beberapa hari sahaja, berbanding berabad-abad dalam keadaan semula jadi. Malah, enzim ini juga dapat mengurai plastik PET yang telah melalui proses penghabluran separa, yang biasanya lebih sukar diurai. Implikasi terhadap Pencemaran Plastik Global Penemuan ini mempunyai implikasi yang sangat besar dalam usaha menangani pencemaran plastik. Dengan enzim yang lebih cekap, proses kitar semula plastik boleh dilakukan pada suhu yang lebih rendah dan dengan kos yang lebih rendah berbanding kaedah kitar semula mekanikal atau kimia konvensional. Ini bermakna lebih banyak plastik dapat dikitar semula dengan berkesan, mengurangkan jumlah plastik yang berakhir di lautan dan tapak pelupusan sampah. Selain itu, enzim ini juga boleh digunakan untuk merawat sisa plastik yang telah terkumpul di alam sekitar, seperti di lautan dan pantai. Cabaran dan Hala Tuju Masa Depan Walaupun penemuan ini sangat memberangsangkan, masih terdapat beberapa cabaran yang perlu diatasi sebelum teknologi ini dapat digunakan secara meluas. Pertama, enzim PETase yang diubah suai masih memerlukan suhu sekitar 70 darjah Celsius untuk berfungsi secara optimum, yang memerlukan tenaga tambahan. Kedua, plastik PET yang digunakan dalam botol minuman sering kali mengandungi bahan tambahan seperti pigmen dan penstabil yang boleh mengganggu aktiviti enzim. Ketiga, proses pengeluaran enzim dalam skala besar masih memerlukan kos yang tinggi. Walau bagaimanapun, penyelidik sedang giat berusaha untuk mengatasi cabaran ini melalui kejuruteraan protein lanjutan dan pengoptimuman proses fermentasi. Kesimpulan: Satu Langkah ke Arah Masa Depan Bebas Plastik Penemuan enzim PETase yang diubah suai ini merupakan satu pencapaian saintifik yang luar biasa dan membawa harapan baru dalam menangani krisis pencemaran plastik global. Dengan kerjasama antara penyelidik dari pelbagai disiplin, teknologi ini berpotensi untuk merevolusikan industri kitar semula plastik dan mengurangkan kesan negatif plastik terhadap alam sekitar. Walaupun masih dalam peringkat pembangunan, penemuan ini menunjukkan bahawa alam semula jadi menyediakan penyelesaian yang menakjubkan untuk masalah yang dicipta oleh manusia. Dengan usaha berterusan, kita mungkin dapat melihat dunia yang bebas daripada pencemaran plastik dalam masa terdekat.