Bahnbrechende Entdeckung des ersten kunststoffabbauenden Bakteriums

idw – Informationsdienst Wissenschaft

Nachrichten, Termine, Experten

Grafik: idw-Logo
idw-Abo
Medienpartner:
Wissenschaftsjahr


Teilen: 
10.03.2016 20:00

Bahnbrechende Entdeckung des ersten kunststoffabbauenden Bakteriums

Jan Meßerschmidt Presse- und Informationsstelle
Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald

    Ein Forschungsteam aus Japan beschreibt in der jüngsten Ausgabe der Zeitschrift „Science“ (11. März 2016) den ersten bekannten Mikroorganismus, der in der Lage ist, den Kunststoff PET abzubauen und komplett stofflich zu verwerten (DOI: 10.1126/science.aad6359). Die Bedeutung dieser Entdeckung wurde von Prof. Dr. Uwe Bornscheuer (Universität Greifswald) in einem „Perspectives“-Beitrag, der gleichzeitig in Science erschien (DOI: 10.1126/science.aaf2853), als bahnbrechend gewürdigt und eingeordnet.

    Jährlich werden über 300 Millionen Tonnen Kunststoff weltweit produziert, darunter etwa 50 Millionen Tonnen Polyethylenterephthalat, besser bekannt unter der Abkürzung PET. Hergestellt wird PET aus Erdöl. Diese Kunststoffart wird vor allem für Getränkeflaschen verwendet. Nur ein geringer Anteil davon wird später tatsächlich recycelt. Besonders problematisch ist die sehr lange Haltbarkeit von Kunststoffmaterialien, die bislang bis auf wenige Spezialkunststoffe nicht biologisch abbaubar sind. Das führt auf Mülldeponien, aber vor allem in den Weltmeeren, zu einer erheblichen Umweltbelastung. Es bildet sich (durch mechanische Zerstörung) über die Jahre Mikroplastik, was wiederum sehr negative Auswirkungen auf verschiedenste Lebewesen hat.

    Das japanische Forscherteam aus Kyoto, Yokohama und Yamaguchi hat nun in Proben aus einer Recyclingstation für PET-Flaschen ein bislang einzigartiges Bakterium (<i>Ideonella sakaiensis</i>) in einem Konsortium mehrerer Mikroorganismen identifiziert, das in der Lage ist, PET-Kunststoff zu „knacken“. In umfangreichen Experimenten konnten sie zeigen, dass Ideonella sakaiensis sich an PET-Oberflächen anheften kann und zunächst ein hochspezifisches Enzym (PETase) ausschleust, das die chemischen Bindungen im Kunststoff aufbricht. Die Abbauprodukte werden dann vom Mikroorganismus aufgenom-men und von einem zweiten selektiven Enzym (MHETase) in der Zelle in die Monomere Ethylenglykol und Terephthalsäure gespalten. Diese Grundbaustoffe von PET können nun von Ideonella sakaiensis komplett verstoffwechselt werden und dienen folglich als alleinige Wachstumsquelle des Mikroorganismus.

    „Die Entdeckung dieses besonderen Bakteriums ist aus mehreren Gründen bahnbrechend“, sagt Uwe Bornscheuer. „Bislang waren nur ganz wenige Enzyme bekannt, die überhaupt und auch nur eine sehr geringe Aktivität im Abbau von PET zeigen. Besonders wichtig für ein Aufbrechen des Polymers ist vor allem die Zugänglichkeit der 'glatten' Kunststoffoberfläche. Hier scheint der Ideonella sakaiensis-Stamm besondere Mechanismen entwickelt zu haben, die das japanische Forscherteam aber noch nicht im Detail aufklären konnte.“ Prinzipiell könnte nun dieser Mikroorganismus genutzt werden, um den Kunststoff PET umweltfreundlich zu verwerten. Gleichzeitig wäre es aber nun bei Kenntnis der beteiligten Enzyme grundsätzlich möglich, Verfahren zu entwickeln, um das Monomer Terephthalsäure zu isolieren und für die Synthese von PET wieder einzusetzen. „Dies würde ohne Zweifel eine erhebliche Umweltentlastung darstellen, da auf den Einsatz von Erdöl zur Herstellung dieses Kunststoffes verzichtet werden könnte“, schließt Professor Bornscheuer seine Einschätzungen ab.

    Für die Grundlagenforschung wäre es sehr interessant herauszufinden, wie die beiden hochspezifischen Enzyme PETase und MHETase durch natürliche Evolution entstanden sind, da der Kunststoff PET erst seit ca. 70 Jahren in der Umwelt vorkommt. Folglich stand nur ein recht kurzer Zeitrahmen zur Anpassung des Bakteriums an dieses neue 'Substrat' zur Verfügung und offensichtlich ist diese Entdeckung der japanischen Arbeitsgruppe ein Beispiel für eine sehr rasante Evolution eines Mikroorganismus.

    Ansprechpartner an der Universität Greifswald
    Prof. Dr. Uwe Bornscheuer
    Biotechnologie und Enzymkatalyse
    Institut für Biochemie
    Felix-Hausdorff-Straße 4, 17489 Greifswald
    Telefon 03834 86-4367
    uwe.bornscheuer@uni-greifswald.de


    Weitere Informationen:

    http://www.mnf.uni-greifswald.de/institute/institut-fuer-biochemie/biotechnologi... - Prof. Dr. Uwe Bornscheuer


    Merkmale dieser Pressemitteilung:
    Journalisten, Wissenschaftler, jedermann
    Biologie, Chemie, Meer / Klima, Umwelt / Ökologie, Werkstoffwissenschaften
    überregional
    Forschungsergebnisse
    Deutsch


    Hilfe

    Die Suche / Erweiterte Suche im idw-Archiv
    Verknüpfungen

    Sie können Suchbegriffe mit und, oder und / oder nicht verknüpfen, z. B. Philo nicht logie.

    Klammern

    Verknüpfungen können Sie mit Klammern voneinander trennen, z. B. (Philo nicht logie) oder (Psycho und logie).

    Wortgruppen

    Zusammenhängende Worte werden als Wortgruppe gesucht, wenn Sie sie in Anführungsstriche setzen, z. B. „Bundesrepublik Deutschland“.

    Auswahlkriterien

    Die Erweiterte Suche können Sie auch nutzen, ohne Suchbegriffe einzugeben. Sie orientiert sich dann an den Kriterien, die Sie ausgewählt haben (z. B. nach dem Land oder dem Sachgebiet).

    Haben Sie in einer Kategorie kein Kriterium ausgewählt, wird die gesamte Kategorie durchsucht (z.B. alle Sachgebiete oder alle Länder).

    Cookies optimieren die Bereitstellung unserer Dienste. Durch das Weitersurfen auf idw-online.de erklären Sie sich mit der Verwendung von Cookies einverstanden. Datenschutzerklärung
    Okay