Enzim PETase yang Diubahsuai: Menyingkap Rahsia Penguraian Plastik Polietilena Tereftalat (PET) dalam Masa 24 Jam

Enzim PETase yang Diubahsuai: Menyingkap Rahsia Penguraian Plastik Polietilena Tereftalat (PET) dalam Masa 24 Jam. Kajian terbaru oleh penyelidik di University of Portsmouth dan syarikat bioteknologi Carbios telah berjaya mengubah suai enzim PETase untuk mengurai plastik polietilena tereftalat (PET) dengan lebih cekap. Enzim yang dioptimumkan ini dapat memecahkan plastik dalam masa 24 jam pada suhu bilik, berbanding proses semula jadi yang mengambil masa berabad-abad. Penemuan ini membuka jalan kepada kitar semula plastik yang lebih berkesan dan mesra alam, serta berpotensi mengurangkan pencemaran plastik global secara signifikan.. Latar Belakang Masalah Pencemaran Plastik Global Pencemaran plastik merupakan salah satu krisis 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 tapak pelupusan sampah atau lautan. Polietilena tereftalat PET , yang digunakan secara meluas dalam botol minuman dan pembungkusan makanan, adalah antara polimer yang paling sukar diurai secara semula jadi. Proses penguraian PET secara semula jadi boleh mengambil masa sehingga 700 tahun, menyebabkan pengumpulan sisa yang berbahaya kepada ekosistem dan hidupan liar. Usaha kitar semula mekanikal sedia ada juga mempunyai had, kerana kualiti plastik kitar semula sering menurun selepas beberapa kitaran. Justeru, pencarian kaedah biologi yang cekap untuk mengurai plastik menjadi tumpuan utama penyelidik di seluruh dunia. Penemuan Enzim PETase Asal Pada tahun 2016, sekumpulan penyelidik dari Jepun menemui bakteria Ideonella sakaiensis yang mampu mengurai PET menggunakan enzim yang dinamakan PETase. Penemuan yang diterbitkan dalam jurnal Science ini mengejutkan dunia sains kerana ia menunjukkan bahawa alam semula jadi telah menghasilkan mekanisme untuk memecahkan plastik sintetik. Enzim PETase berfungsi dengan memotong ikatan ester dalam rantai polimer PET, menghasilkan monomer asid tereftalat dan etilena glikol yang boleh digunakan semula. Walau bagaimanapun, kadar penguraian enzim asal adalah sangat perlahan, mengambil masa beberapa minggu untuk mengurai filem PET yang nipis. Ini mendorong penyelidik untuk mencari cara meningkatkan kecekapan enzim tersebut. Pengubahsuaian Enzim oleh Penyelidik di University of Portsmouth dan Carbios Pada tahun 2018, pasukan penyelidik dari University of Portsmouth dan Carbios berjaya mengubah suai struktur enzim PETase menggunakan kejuruteraan protein. Dengan menganalisis struktur kristal enzim melalui pembelauan sinar-X, mereka mengenal pasti tapak aktif yang bertanggungjawab untuk pemotongan ikatan ester. Melalui mutasi titik pada beberapa residu asid amino, mereka mencipta varian enzim yang digelar 'FAST-PETase' Functional, Active, Stable, and Tolerant PETase . Varian ini menunjukkan peningkatan aktiviti sebanyak 20 kali ganda berbanding enzim asal. Kajian yang diterbitkan dalam Nature Communications ini menunjukkan bahawa FAST-PETase dapat mengurai plastik PET sepenuhnya dalam masa 24 jam pada suhu 30°C, tanpa memerlukan pemanasan atau bahan kimia tambahan. Keputusan Uji Kaji dan Mekanisme Tindakan Uji kaji makmal menunjukkan bahawa FAST-PETase berfungsi dengan cekap pada pelbagai jenis produk PET, termasuk botol minuman, pembungkusan makanan, dan gentian poliester. Dalam eksperimen, serpihan plastik PET yang dirawat dengan enzim ini terurai menjadi monomer dalam masa kurang dari 24 jam. Analisis menggunakan kromatografi cecair berprestasi tinggi HPLC mengesahkan bahawa hasil penguraian adalah asid tereftalat dan etilena glikol yang tulen, yang boleh digunakan semula untuk menghasilkan plastik PET baharu. Ini bermakna proses kitar semula kimia yang mampan boleh diwujudkan tanpa kehilangan kualiti. Penyelidik juga mendapati bahawa enzim ini stabil pada suhu bilik dan boleh disimpan dalam bentuk serbuk kering untuk jangka masa panjang, memudahkan penggunaannya dalam industri. Implikasi dan Masa Depan Kitar Semula Plastik Penemuan FAST-PETase membawa impak besar terhadap industri kitar semula dan pengurusan sisa plastik. Dengan keupayaan mengurai plastik dalam masa 24 jam, proses kitar semula boleh dipercepatkan secara drastik, mengurangkan kos tenaga dan infrastruktur. Syarikat Carbios telah membina loji perintis di Perancis yang menggunakan enzim ini untuk mengitar semula botol PET secara komersial. Selain itu, penyelidik kini sedang mengkaji kemungkinan mengubah suai enzim untuk mengurai jenis plastik lain seperti polietilena PE dan polipropilena PP . Walau bagaimanapun, cabaran masih wujud dari segi pengeluaran enzim secara besar-besaran dan kos yang kompetitif berbanding kitar semula mekanikal. Namun, dengan peningkatan kesedaran global terhadap pencemaran plastik, teknologi ini berpotensi menjadi penyelesaian utama dalam mengurangkan jejak plastik di bumi. Kesimpulan: Harapan Baru untuk Alam Sekitar Kajian ini membuktikan bahawa kejuruteraan enzim boleh menjadi alat yang ampuh dalam menangani krisis pencemaran plastik. FAST-PETase bukan sahaja menawarkan kaedah penguraian yang cepat dan mesra alam, tetapi juga membuka peluang untuk ekonomi kitaran plastik yang sebenar. Dengan sokongan dasar kerajaan dan pelaburan dalam penyelidikan, teknologi ini boleh dilaksanakan secara global dalam masa terdekat. Bagi Malaysia yang merupakan antara pengeluar sisa plastik terbesar di Asia, penemuan ini memberikan harapan baharu untuk mengurangkan beban tapak pelupusan sampah dan melindungi ekosistem marin. Langkah seterusnya adalah untuk memastikan enzim ini dapat dihasilkan secara mampan dan diintegrasikan ke dalam sistem pengurusan sisa sedia ada.