کشف مکانیسم سنتز پلاستیک‌های زیست تخریب پذیر و زیست سازگار

مرجع پلیمر در بازار ایران: پلیمرها و پلاستیک‌ها روزانه مورد استفاده قرار می‌گیرند و عمدتا از منابع فسیلی توسط فرآیند پالایشگاه پتروشیمی تولید می‌شوند. در مقابل پلی استرهای شناخته شده به عنوان پلی هیدروکسی آلکانوئات (PHAs) به طور طبیعی توسط بسیاری از میکرو ارگانیسم‌ها سنتز می‌شوند.

PHAs به عنوان پلاستیک‌ها و الاستومرهای زیست تخریب پذیر و زیست سازگار جهت جایگزینی همتایان پتروشیمیایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. تعدادی از اختراعات و مقالات مربوط به مطالعات ژن بیوشیمیایی، شبیه سازی و مهندسی متابولیک دستگاه‌های بیوسنتز PHA، و تولید PHAs منتشر شده است. همچنین جستجوی گوگل برای عبارت “پلی هیدروکسی آلکانوئات” حدود 23000 صفحه را فراهم می‌کند.

PHAs همیشه به عنوان نمونه ای حیرت انگیز برای سنتز پلیمرهای زیستی در نظر گرفته شده است. از دیگر واقعیت‌های شگفت انگیز در مورد PHAs، سنتز  kDa500 (گاهی اوقات تا kDa 10000) در داخل بدن می‌باشد که توسط آنزیم سینتاز صورت می‌گیرد. به همین دلیل تعیین ساختار بلوری آنزیم سینتاز در طول 30 سال گذشته بسیار مورد توجه قرار گرفته است، اما متاسفانه نتایج رضایت بخشی بدست نیامده و همچنان مکانیسم‌های مولکولی و خواص آنزیم سینتاز برای سنتز PHA ناشناخته باقی مانده است.

در 30 نوامبر سال 2016، یک گروه تحقیقاتی کره‌ای به رهبری پروفسور Kyung-Jin Kim از دانشگاه ملی Kyungpook و پروفسور برجسته Sang Yup Lee از موسسه پیشرفته علم و صنعت کره (KAIST) دو مقاله در مجله Biotechnology در مورد تعیین ساختار بلوری آنزیم سینتاز از باکتری  Ralstonia eutropha به چاپ رساندند. در فوریه 2016 ساختار بلوری به بانک اطلاعات پروتئین ارائه گردید.

از میان مطالعات بیوشیمیایی متعدد بر اساس ساختار بلوری، محققان ثابت کردند که سینتاز به عنوان یک دیمر عمل می‌کند و از دو بخش مجزا تشکیل شده است: بخش انتهایی (RePhaC1CD) C و بخش انتهایی N (RePhaC1ND). فاصله بین دو بخش کاتالیستی از دیمر  Å 33.4 می‌باشد که نشان می‌دهد واکنش پلیمریزاسیون در هر بخش به طور مجزا رخ می‌دهد.

جهت مطالعه بیشتر در این زمینه از مقالات زیر استفاده کنید:

Structure and function of the N-terminal domain of Ralstonia eutropha polyhydroxyalkanoate synthase, and the proposed structure and mechanisms of the whole enzyme

Crystal structure of Ralstonia eutropha polyhydroxyalkanoate synthase C-terminal domain and reaction mechanisms