Penemuan Terbaharu: Bakteria Pemakan Plastik Ideonella sakaiensis Mampu Mengurai Polietilena Tereftalat (PET) dalam Masa Singkat – Kajian Mendedahkan Enzim PETase yang Merevolusikan Kitar Semula Plastik

Penemuan Terbaharu: Bakteria Pemakan Plastik Ideonella sakaiensis Mampu Mengurai Polietilena Tereftalat (PET) dalam Masa Singkat – Kajian Mendedahkan Enzim PETase yang Merevolusikan Kitar Semula Plastik. Bakteria Ideonella sakaiensis yang ditemui di kawasan kitar semula di Jepun menunjukkan keupayaan unik untuk mengurai plastik polietilena tereftalat (PET) menggunakan enzim PETase. Kajian terbaharu yang diterbitkan dalam jurnal Nature mendedahkan bahawa pengubahsuaian enzim ini melalui kejuruteraan protein dapat meningkatkan kecekapan penguraian sehingga 20 kali ganda. Penemuan ini membuka jalan kepada teknologi kitar semula biologi yang mesra alam dan berpotensi menyelesaikan krisis pencemaran plastik global yang semakin meruncing.. Pengenalan: Krisis Plastik dan Harapan Baharu Pencemaran plastik telah menjadi salah satu cabaran alam sekitar yang paling mendesak pada abad ke-21. Setiap tahun, lebih 300 juta tan plastik dihasilkan di seluruh dunia, dan sebahagian besarnya berakhir di lautan atau tapak pelupusan sampah. Polietilena tereftalat PET , yang digunakan secara meluas dalam botol minuman dan pembungkusan makanan, adalah antara plastik yang paling sukar diurai secara semula jadi. Proses penguraian semula jadi PET boleh mengambil masa sehingga 400 tahun. Namun, penemuan mengejutkan pada tahun 2016 oleh sekumpulan penyelidik dari Universiti Kyoto dan Institut Teknologi Kyoto telah mengubah landskap ini. Mereka menemui sejenis bakteria yang secara aktif 'memakan' plastik PET, dinamakan Ideonella sakaiensis . Penemuan Bakteria Ideonella sakaiensis Kajian yang diterbitkan dalam jurnal Science pada tahun 2016 melaporkan penemuan bakteria ini di kawasan loji kitar semula di Sakai, Jepun. Pasukan penyelidik yang diketuai oleh Dr. Shosuke Yoshida dan Profesor Kohei Oda mendapati bahawa Ideonella sakaiensis mampu menggunakan filem PET sebagai sumber karbon utama untuk pertumbuhannya. Bakteria ini menghasilkan dua enzim utama: PETase dan MHETase. PETase bertanggungjawab untuk memecahkan rantai panjang polimer PET menjadi monomer yang lebih kecil, manakala MHETase kemudiannya memecahkan monomer tersebut menjadi asid tereftalat dan etilena glikol – dua bahan kimia yang boleh digunakan semula untuk menghasilkan plastik baharu. Penemuan ini mengejutkan komuniti saintifik kerana sebelum ini, tiada organisma yang diketahui mampu mengurai PET pada suhu bilik dengan cekap. Mekanisme Enzim PETase: Bagaimana Bakteria 'Memakan' Plastik Enzim PETase adalah kunci kepada keupayaan Ideonella sakaiensis . Struktur kristal enzim ini telah dijelaskan oleh kajian lanjutan yang diterbitkan dalam Nature Communications pada tahun 2018. PETase mempunyai tapak aktif yang unik yang membolehkannya melekat pada permukaan plastik PET dan memotong ikatan ester dalam rantai polimer. Proses ini berlaku pada suhu sekitar 30 darjah Celsius, jauh lebih rendah daripada suhu yang diperlukan untuk penguraian terma atau kimia. Kajian menunjukkan bahawa PETase berfungsi dengan lebih cekap pada permukaan plastik yang mempunyai darjah penghabluran rendah. Ini menjelaskan mengapa bakteria ini lebih mudah mengurai botol plastik yang telah terdegradasi separa berbanding plastik baharu yang lebih kristal. Kajian Terbaharu: Kejuruteraan Enzim untuk Meningkatkan Kecekapan Pada tahun 2020, satu pasukan penyelidik dari Universiti Portsmouth di United Kingdom, yang diketuai oleh Profesor John McGeehan, berjaya mengubah suai enzim PETase melalui kejuruteraan protein. Kajian yang diterbitkan dalam Nature ini menunjukkan bahawa dengan menggabungkan PETase dengan enzim MHETase dan membuat beberapa perubahan pada struktur asid amino, enzim yang dihasilkan dapat mengurai plastik PET sehingga enam kali lebih cepat daripada enzim asal. Malah, pada tahun 2022, penyelidik dari Perancis melaporkan bahawa versi enzim yang dioptimumkan dapat mengurai satu tan plastik PET dalam masa kurang 10 jam pada suhu 70 darjah Celsius. Penemuan ini membuka peluang untuk aplikasi industri berskala besar. Implikasi terhadap Kitar Semula dan Alam Sekitar Teknologi kitar semula biologi menggunakan enzim PETase menawarkan beberapa kelebihan berbanding kaedah kitar semula konvensional. Pertama, ia beroperasi pada suhu rendah dan tekanan normal, menjimatkan tenaga. Kedua, ia menghasilkan monomer yang sangat tulen yang boleh digunakan semula untuk menghasilkan plastik PET baharu tanpa kehilangan kualiti. Ini berbeza dengan kitar semula mekanikal yang sering menghasilkan plastik berkualiti rendah. Ketiga, enzim ini boleh dihasilkan secara besar-besaran melalui fermentasi mikrob, menjadikannya kos efektif. Beberapa syarikat permulaan seperti Carbios di Perancis dan Loop Industries di Kanada telah mula membangunkan reaktor enzimatik untuk memproses sisa plastik. Jika berjaya, teknologi ini boleh mengurangkan pergantungan kepada bahan api fosil untuk menghasilkan plastik baharu dan mengurangkan pencemaran plastik di lautan. Cabaran dan Masa Depan Walaupun potensinya besar, beberapa cabaran masih perlu diatasi. Enzim PETase asal berfungsi paling baik pada suhu 30-40 darjah Celsius, tetapi proses perindustrian biasanya memerlukan suhu lebih tinggi untuk mempercepatkan tindak balas. Kajian sedang giat dijalankan untuk menghasilkan enzim yang tahan haba dan lebih stabil. Selain itu, plastik PET yang digunakan dalam botol minuman sering mengandungi bahan tambahan seperti pigmen dan penstabil UV yang boleh mengganggu aktiviti enzim. Penyelidik juga sedang meneroka kemungkinan menggunakan enzim ini untuk mengurai jenis plastik lain seperti polietilena PE dan polipropilena PP yang lebih sukar diurai. Walau bagaimanapun, dengan kemajuan dalam biologi sintetik dan kejuruteraan protein, masa depan kitar semula plastik menggunakan enzim kelihatan cerah. Penemuan Ideonella sakaiensis bukan sahaja mengejutkan dunia sains tetapi juga memberikan harapan baharu dalam usaha memerangi pencemaran plastik global.