Penemuan Terbaharu: Enzim PETase Diubah Suai Mampu Mengurai Plastik PET dalam Masa 24 Jam – Kajian Mendedahkan Mekanisme Molekul yang Revolusioner

Penemuan Terbaharu: Enzim PETase Diubah Suai Mampu Mengurai Plastik PET dalam Masa 24 Jam – Kajian Mendedahkan Mekanisme Molekul yang Revolusioner. Kajian terbaharu oleh penyelidik dari University of Portsmouth dan University of South Florida berjaya mengubah suai enzim PETase yang berasal daripada bakteria Ideonella sakaiensis. Enzim yang diubah suai ini mampu mengurai plastik polietilena tereftalat (PET) dalam masa 24 jam, berbanding proses semula jadi yang mengambil masa berabad-abad. Penemuan ini membuka jalan kepada kitar semula plastik yang lebih cekap dan mesra alam, serta berpotensi mengurangkan pencemaran plastik global secara drastik.. Pengenalan kepada Krisis Plastik Global Pencemaran plastik merupakan 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 tapak pelupusan sampah atau lautan. Plastik polietilena tereftalat PET , yang lazim digunakan dalam botol minuman dan pembungkusan makanan, amat sukar diurai secara semula jadi. Proses penguraian PET secara semula jadi boleh mengambil masa sehingga 400 tahun, menyebabkan pengumpulan sisa yang merosakkan ekosistem. Namun, penemuan terbaharu dalam bidang bioteknologi menawarkan harapan baru: enzim PETase yang diubah suai mampu mengurai plastik PET dalam masa kurang dari sehari. Asal-usul Enzim PETase Enzim PETase pertama kali ditemui pada tahun 2016 oleh sekumpulan penyelidik Jepun yang mengkaji bakteria Ideonella sakaiensis. Bakteria ini diketahui mampu hidup dengan memakan plastik PET sebagai sumber karbon. Enzim PETase yang dihasilkan oleh bakteria ini berfungsi dengan memecahkan ikatan kimia dalam rantai polimer PET, menghasilkan monomer asid tereftalat dan etilena glikol. Walaupun penemuan ini revolusioner, enzim asli hanya berfungsi pada kadar yang sangat perlahan, mengambil masa beberapa minggu untuk mengurai sejumlah kecil plastik. Ini mendorong para saintis untuk mencari cara meningkatkan kecekapan enzim tersebut. Proses Pengubahsuaian Enzim Dalam kajian yang diterbitkan dalam jurnal Nature pada tahun 2020, pasukan penyelidik dari University of Portsmouth dan University of South Florida menggunakan teknik kejuruteraan protein untuk mengubah suai struktur enzim PETase. Dengan menganalisis struktur tiga dimensi enzim menggunakan kristalografi sinar-X, mereka mengenal pasti beberapa tapak aktif yang boleh dioptimumkan. Melalui mutasi titik pada asid amino tertentu, mereka berjaya mencipta varian enzim yang dipanggil 'FAST-PETase' Functional, Active, Stable, and Tolerant PETase . Varian ini menunjukkan peningkatan aktiviti sebanyak 20 kali ganda berbanding enzim asli, dan mampu mengurai plastik PET sepenuhnya dalam masa 24 jam pada suhu 50 darjah Celsius. Keputusan dan Kecekapan Ujian makmal menunjukkan bahawa FAST-PETase dapat mengurai pelbagai jenis produk PET, termasuk botol minuman, bekas makanan, dan kain poliester. Proses penguraian menghasilkan monomer yang boleh digunakan semula untuk menghasilkan plastik baru, menjadikannya kitar semula yang benar-benar bulat. Kajian juga mendapati bahawa enzim ini stabil dalam pelbagai keadaan pH dan suhu, menjadikannya sesuai untuk aplikasi industri. Lebih mengagumkan, enzim ini dapat mengurai plastik amorfus bentuk tidak teratur dengan lebih cekap, yang merupakan bentuk utama plastik dalam sisa buangan. Implikasi terhadap Industri Kitar Semula Penemuan ini berpotensi merevolusikan industri kitar semula plastik. Kaedah kitar semula mekanikal konvensional sering menghasilkan plastik berkualiti rendah yang tidak sesuai untuk kegunaan semula. Sebaliknya, kitar semula enzimatik menggunakan FAST-PETase boleh menghasilkan monomer berkualiti tinggi yang setara dengan bahan mentah asli. Ini bermakna botol plastik boleh dikitar semula menjadi botol baru tanpa kehilangan kualiti. Selain itu, proses ini memerlukan tenaga yang lebih rendah berbanding kaedah pirolisis atau depolimerisasi kimia, menjadikannya lebih mesra alam dan kos efektif. Cabaran dan Masa Depan Walaupun hasil kajian sangat memberangsangkan, beberapa cabaran masih perlu diatasi sebelum teknologi ini dapat digunakan secara meluas. Pertama, enzim FAST-PETase masih memerlukan suhu 50 darjah Celsius untuk berfungsi secara optimum, yang mungkin meningkatkan kos tenaga. Penyelidik kini sedang berusaha untuk menghasilkan varian yang aktif pada suhu bilik. Kedua, proses penguraian menghasilkan monomer yang perlu diasingkan dan ditulenkan, yang memerlukan infrastruktur tambahan. Ketiga, enzim ini hanya berkesan terhadap plastik PET, manakala plastik lain seperti polietilena PE dan polipropilena PP masih memerlukan enzim berbeza. Namun, dengan kemajuan dalam kejuruteraan protein dan biologi sintetik, para saintis yakin bahawa enzim yang lebih cekap dan serba guna dapat dibangunkan dalam masa terdekat. Kesimpulan Penemuan enzim PETase yang diubah suai menandakan satu lonjakan besar dalam usaha memerangi pencemaran plastik. Dengan keupayaan mengurai plastik PET dalam masa 24 jam, teknologi ini menawarkan penyelesaian yang praktikal dan mampan untuk krisis sisa plastik global. Kajian ini bukan sahaja menunjukkan kuasa bioteknologi dalam menyelesaikan masalah alam sekitar, tetapi juga membuka pintu kepada inovasi masa depan dalam kitar semula bahan polimer. Jika teknologi ini dapat diperluas dan diintegrasikan ke dalam sistem pengurusan sisa, kita mungkin dapat melihat pengurangan drastik dalam pencemaran plastik dalam beberapa dekad akan datang.