Ideonella sakaiensis

Ideonella sakaiensis, Ideonella ve comamonadaceae familyasından plastik poliyi(etilen tereftalat) (PET) tek bir karbon ve enerji kaynağı olarak parçalayıp tüketebilen bir bakteridir. Bakteri başlangıçta sakai, Japonya'daki bir plastik şişe geri dönüşüm tesisinin dışında alınan bir tortu örneğinden izole edildi.

Ideonella sakaien bir kamçıya sahiptir . ve katalaz için pozitif testler yapar. Bakteri 5.5 ila 9.0 pH aralığında (optimal olarak 7 ila 7.5'te) ve 15-42 sıcaklıkta büyür.   °C (optimum olarak 30–37'de   °C). I. sakaiensis'in kolonileri renksiz, pürüzsüz ve daireseldir. Boyutu 0.6-0.8 μm genişliğinde ve 1.2-1.5 μm uzunluğundadır. Bakterinin, PET'e ve ince uzantılara sahip diğer hücrelere yapışarak diğer I. sakaiensis hücreleriyle bir toplulukta PET yüzeylerinde büyüdüğü gösterilmiştir. Bu uzantılar ayrıca PET yüzeyine PET parçalayıcı enzimler salgılamak için de işlev görebilir.

Filogenetik analiz yoluyla, türün Ideonella cinsinin bir parçası olduğu gösterildi , ancak Ideonella dechloratanlar ve Ideonella azotifigenler de dahil olmak üzere cinsdeki bilinen diğer türlerden önemli ölçüde farklı bir genomu vardı, böylece yeni bir tür olarak sınıflandırılmasını haklı çıkardı .

Ideonella sakaiensis hücreleri PET yüzeyine yapışır ve PET'i tereftalik asit (TPA) ve etilen glikolden oluşan bir heterodimer olan mono (2-hidroksietil) tereftalik aside (MHET) ayrıştırmak için salgılanan bir PET hidrolaz veya PETaz kullanır. I. sakaiensis PETaz, şimdiye kadar keşfedilen ilk PETaz'dır ve PET'te bulunan ester bağlarını yüksek spesifiklikte hidrolize ederek işlev görür. Elde edilen MHET daha sonra hücrenin dış membranı üzerinde lipit-bağlantılı MHET hidrolaz enzimi veya MHETase tarafından iki monomerik bileşenine ayrıştırılır. Etilen glikol, I. sakaiensis ve diğer birçok bakteri tarafından kolayca alınır ve kullanılır. Daha inatçı bir bileşik olan tereftalik asit, tereftalik asit taşıyıcı proteini yoluyla I. sakaiensis hücresine alınır. Hücreye girdikten sonra, aromatik tereftalik asit molekülü tereftalik asit-1,2-dioksijenaz ve 1,2-dihidroksi-3,5-sikloheksadien-1,4-dikarboksilat dehidrojenaz ile bir katekol ara maddesine oksitlenir. Sonra katekol halkası, bileşik diğer metabolik yollara (örn.) Entegre edilmeden önce PCA 3,4-dioksijenaz ile yarılır. TCA çevrimi ). Sonuç olarak, PET'ten türetilen her iki molekül de hücre tarafından enerji üretmek ve gerekli biyomolekülleri oluşturmak için kullanılır. Sonunda, asimile karbon, karbondioksite mineralize edilebilir ve atmosfere salınabilir.

Ideonella sakaiensis'in keşfi, PET plastiklerin bozulması için potansiyel öneme sahiptir. Keşfinden önce, PET'in bilinen tek bozucuları, Fusarium solani de dahil olmak üzere az sayıda bakteri ve mantardı ve hiçbir organizmanın PET'i birincil karbon ve enerji kaynağı olarak bozduğu kesin olarak bilinmiyordu. I. sakaiensis'in keşfi, geri dönüşüm ve biyolojik iyileştirme yöntemi olarak PET biyodegradasyonu hakkında tartışmaya yol açmıştır .

Vahşi tip bakteri ince bir koloni kolonize edebilir ve parçalayabilir (0.2   mm kalınlığında) düşük-kristallikte (yumuşak) PET film ve yaklaşık olarak PETE enziminin yüksek kristallikte (sert) PET'i düşük kristallikte PET'ten yaklaşık 30 kat daha yavaş bozduğu gösterilmiştir. Üretilen PET'in büyük bir kısmı son derece kristallidir (örn. Plastik şişeler), bu nedenle I. sakaiensis PETase enziminin geri dönüşüm programlarındaki muhtemel uygulamalarının öncesinde, enzimin genetik optimizasyonu gerekeceği düşünülmektedir. MHETase enzimi de optimize edilebilir ve PETase enzimi ile birlikte geri dönüşüm veya biyolojik iyileştirme uygulamalarında kullanılabilir. PETaz tarafından üretilen MHET'i etilen glikol ve tereftalik aside ayırır. Oluşturulduktan sonra bu iki bileşik, I. sakaiensis veya diğer mikroplar tarafından karbondioksite daha da biyolojik olarak parçalanabilir veya endüstriyel bir geri dönüşüm tesisi ortamında yeni PET üretmek için saflaştırılabilir ve kullanılabilir.