Один и тот же фермент почвенных бактерий разлагает пластик и антибиотики

Пластиковые отходы, загрязняющие окружающую среду, могут заселяться микроорганизмами – биопленки на пластике считаются уникальной экосистемой, которой дали название пластисфера. Ученые из Германии проанализировали почвенные бактерии, которые разлагают алифатические длинноцепочечные полиэфиры (LCAP) – разновидность пластика. Они обнаружили, что фермент, отвечающий за расщепление этих полимеров, способен также разлагать β-лактамные антибиотики.

Ученые инкубировали пластиковые пленки из LCAP в гумусе смешанного леса в течение почти 15 месяцев. После извлечения сканирующая электронная микроскопия показала повреждения поверхности – полости размером приблизительно с бактериальную клетку. В контрольных пленках таких повреждений не было.

В лабораторном эксперименте с микробными сообществами лесной почвы и измельченными полимерами за процессом наблюдали более 300 дней. Примерно через 250 дней от 49% до 58% углерода из субстрата преобразовывалось в CO2, что соответствует аэробному гетеротрофному росту.

Метагеномное секвенирование выявило ферменты-кандидаты, деполимеризующие LCAP. Наиболее вероятный из них, GID54916, близок к эстеразе EstB бактерии Burkholderia gladioli. Эта эстераза относится к семейству VIII и имеет консервативные особенности, общие с β-лактамазами класса C. Однако предсказанная структура GID59416 имела гораздо более открытый активный центр – авторы пишут, что внешне этот белок напоминает Пакмана.

Экспрессия растворимого варианта белка в бактериальных клетках подтвердила его эстеразную активность и способность гидролизовать β-лактамы – пенициллин и ампициллин. Инактивацию ампициллина подтвердили также в опытах с культурой E. coli – антибиотик терял способность ингибировать рост бактерии.

Таким образом, авторы подтвердили двойную функциональность GID54916 как деполимеразы пластика и β-лактамазы. Открытие этого фермента с широким субстратным спектром объясняет связь между деградацией пластика и антибиотиков.

Источник: PCR.news.