পিইটিএজ

PETase
শনাক্তকরণ
ইসি নম্বর3.1.1.101
বিকল্প নামPET hydrolase, poly(ethylene terephthalate) hydrolase
ডাটাবেজ
ইন্টএনজইন্টএনজ প্রদর্শন
ব্রেন্ডাব্রেন্ডা অন্তর্ভুক্তি
এক্সপ্যাসিনাইসজাইম প্রদর্শন
কেইজিজিকেইজিজি অন্তর্ভুক্তি
মেটাসাইকমেটাবোলিক পাথওয়ে
প্রায়ামপ্রোফাইল
পিডিবি গঠনআরসিএসবি পিডিবি পিডিবিই পিডিবিসাম

পিইটিএজ হচ্ছে এস্টারেজ শ্রেনির এন্জাইম যারা অনুঘটন করে পলি ইথাইলিন টেরেফ্থালেট (পিইটি) প্লাস্টিকের পানিযোজনকে ও তৈরি করে একাংশিক যৌগ মনো-২-হাইড্রক্সিইথাইল টেরেফ্থালেট (MHET). আদর্শকৃত রাসায়নিক বিক্রিয়াটা হচ্ছে (যেখানে n হচ্ছে পলিমারের শিকলে মনোমারের সংখ্যা):[১]

(ethylene terephthalate)n + H2O → (ethylene terephthalate)n-1 + MHET

সামান্য পরিমানের পিইটি ভেঙ্গে হয়ে যায় বিস(২-হাইড্রক্সিইথাইল) টেরেফ্থালেট (বিএইচইটি). পিইটিএজ আরো ভাংতে পারে পিইএফ-প্লাস্টিক (পলিইথাইলিন-২,৫-ফুরান্ডিকার্বক্সাইলেট), যা হচ্ছে জৈবউৎসারিত পিইটি প্রতিস্থাপক। পিইটিএজ অ্যালিফেটিক পলিয়েস্টারের পানিযোজনে অনুঘটক করতে পারেনা যেমন পলিবিউটাইলিন সাক্কিনেট অথবা পলিল্যাক্টিক অ্যাসিড।[২]

ইতিহাস

[সম্পাদনা]

প্রথম পিইটিএজ এনজাইম আবিষ্কৃত হয় ২০১৬ সালে ইডিওনেল্লা সাকাইয়েনসিস স্ট্রেইন 201-F6 ব্যাকটেরিয়া থেকে যা পাওয়া যায় তরলবর্জ্যাংশ নমুনা থেকে যা সংগৃহিত ছিলো একটা জাপানিজ পিইটি বোতল পুনর্চক্র এলাকার কাছ থেকে.[১][৩] বৈজ্ঞানিকরা উপদেশ দেয় যে পিইটিএজ এনজাইমটা হয়তো অতীত এনজাইমভিত্তিক কার্যক্রমে ছিলো যা জড়িত ছিলো চারার উপরের একটা মোমের মতো আবরনের ক্ষয়তে। [৪] সাধারনত পিইটিএজ ছাড়া পিইটি এর প্রাকৃতিক ক্ষয়করন করতে শতাধিক বছর লাগবে। [৫] পিইটি (পলিইথাইলিন টেরেফ্থালেট-প্লাস্টিক)হচ্ছে খুবই প্রচলিত উৎস আমাদের দৈনিক জীবনে ব্যবহৃত বহু প্লাস্টিক দ্রব্যের। পিইটিএজ পিইটিকে এমনভাবে ক্ষয় করতে পারে যা পরিবেশের জন্য ক্ষতিকর না। [৬] অন্যান্য ধরনের পিইটি ক্ষয়কারি হাইড্রোলেজসমূহ এই আবিষ্কারের আগে জানা ছিলো।[২] এদের মধ্যে আছে : লাইপেজরা, এস্টারেজরা, এবং কাটিনাজেজরা। [৭] পলিয়েস্টার ক্ষয়কারি এনজাইমের আবিষ্কারের তারিখানুসন্ধান যায় অন্তত এত পিছন পর্যন্ত যে ১৯৭৫ সাল (আলফা-কাইমোট্রিপ্সিন)[৮] এবং ১৯৭৭ (লাইপেজ) উদাহরণ হিসেবে।[৯] পিইটি প্লাস্টিক বিস্তর ব্যবহারে রাখা হয়েছিলো ১৯৭০ এর সময়ে এবং এটা উপদেশকৃত হয়েছে যে ব্যাকটেরিয়াতে পিইটিএজগুলো বিবর্তিত হয়েছে কেবল সম্প্রতি।[২]

পিইটিএজ দিয়ে প্লাস্টিক ভাঙ্গন [১০]

পিইটিএজ পানিযোজন করে পিইটিকে দ্রবনযোগ্য নির্মানের চাকে, পানির সাথে বিক্রিয়ার ফলে যা হচ্ছে প্লাস্টিকের জৈবপরিবর্তন। [১১] পিইটি হচ্ছে একটা পলিমার যা গঠিত এস্টার বাধন-সংযোজিত টেরেফ্থালেট (টিপিএ) এবং ইথাইলিন গ্লাইকল্ দিয়ে। উচু আণবিক ভর এবং অন্যান্য বৈশিষ্ট্য পিইটিকে ভালো উপযোগি প্লাস্টিক করে। পানিযোজন বিক্রিয়ার মাধ্যমে পিইটি পানিযোজক এনজাইমরা পিইটি কে নির্মানের চাকে পরিনত করে যা পরিবেশের জন্য সহায়ক। পিইটি পানিযোজনের সময়ে, এনজাইমটা তৈরি করে মনো-(২-হাইড্রক্সিইথাইল) টেরেফ্থালিক অ্যাসিড (এমএইচইটি), টিপিএ ,এবং বিস-২(হাইড্রক্সিইথাইল) টিপিএ (বিএইচইটি).[৭] এই নব্যাবিষ্কৃত ব্যাকটেরিয়া যাকে বলা হয় ইডিওনেল্লা সাকাইয়েন্সিস, তা পিইটিকে আলাদা করে ব্যবহার করে শক্তি ও কার্বনের উৎস হিসাবে। এটা পিইটিএর উপরতলে আটকে থাকে এবং একটা কাটিনেজ এনজাইম রাখে যা পিইটিকে ক্ষয় হতে দেয়। এই বিক্রিয়া পিইটিকে ক্ষয় হতে দেয় এবং তাকে পরিবেশের জন্য কম ক্ষতিকর করে দেয়।

ই.সাকাইয়েন্সিস এ এমএইচইটি ভাঙ্গন

[সম্পাদনা]

ই.সাকাইয়েন্সিসে এমএইচইটি ভাঙ্গন হয় এমএইচইটিএজের মাধ্যমে টেরেফ্থালিক অ্যাসিড ও ইথাইলিন গ্লাইকলে। এগুলো পরিবেশগতভাবে ক্ষতিহীন যেহেতু তারা ভাঙ্গন আরো হয়ে তৈরি হয় কার্বন-ডাই-অক্সাইড ও পানি।[১] ই.সাকাইয়েন্সিস ব্যাকটেরিয়াম পিইটি উপরিতলে লেগে থাকে ও কাটিনেজের মতো একটা এনজাইম ছাড়ে যার ক্ষমতা হচ্ছে পিইটি ভাঙ্গা।

গঠন

[সম্পাদনা]
পিইটিএজ ডাবল mutant এর উপরিতল (R103G and S131A) সাথে এইচইএমটি (১-(২-হাইড্রক্সিইথাইল) ৪-মিথাইল টেরেফ্থালেট) তার কার্যকরি অংশে আটকা। এইচইএমটি হচ্ছে এমএইচইটি এর নিকট সমতুল্য। এইচইএমটিতে অতিরিক্ত মিথানল এস্টারিফাইড আছে।. এমএইচইটি এলাকাটাতে আটকে যায় একইপদ্ধতিতে। PDBID: 5XH3.
পিইটিএজের ফিতাচিত্র সাথে Ser160, Asp206, and His237. অনুঘটক ত্রিত্বটা উপস্থাপিত হয়েছে সায়ান-রঙ এর লাঠি দিয়ে। কার্যকরি এলাকাকে দেখানো হয়েছে কমলাতে, একটা ২-এইচই(এমএইচইটি)৪ অণু দিয়ে উত্তেজনাকরন বুঝাতে। [১০]

এপ্রিল ২০১৮ পর্যন্ত, এখানে ছিলো ১৩ জানা তৃ-মাত্রিক স্ফটিক গঠন পিইটিএজের: 6EQD, 6EQE, 6EQF, 6EQG, 6EQH, 6ANE, 5XJH, 5YNS, 5XFY, 5XFZ, 5XG0, 5XH2 and 5XH3. পিইটিএজ প্রদর্শন করে সমবিনিয়োগকৃত বৈশিষ্ট্যসমূহ, লাইপেজ ও কাটিনেজসমূহের সাথে, যেটা হচ্ছে এটাতে আছে আলফা/বেটা-হাইড্রোলেজ ভাজ; যদিও, কার্যকরি-এলাকা ফাটল যা পিইটিএজে দেখাা যায় তা কাটিনেজের চেয়ে বেশি খোলা। [১২] বৈজ্ঞানিকরা পিইটিএজের ক্ষয়হারকে বিপ্লবিকরন করে ফেলেছিলো বন্ধনকারি এলাকার চিকনকরনের মধ্য দিয়ে যা করা হয়েছে দুইটা কার্যকরি-এলাকা অবশিষ্টাংশের মিউটেশনের মাধ্যমে, যদিও কার্যকরি এলাকাতে আছে তিনটা। কার্যকরি এলাকার জায়গাতে,একটা অনুঘটকিয় ত্রিত্ব গঠিত হয় তিন অবশিষ্টাংশ Ser160, Asp206, এবং His237 দিয়ে। [১৩]

চলচ্চিত্র ও স্থিরচিত্র

[সম্পাদনা]
পিইটি পিইটিএজের পরে এমএইচইটি

পিইটি থেকে এনজাইম ভাঙ্গন

চলচ্চিত্র

পিইটি থেকে ইথাইলিন গ্লাইকল

এবং টেরেফ্থালিক অ্যাসিডে ভাঙ্গন

ভাঙ্গনের শেষফল আরো ভাঙ্গন

মিউটেশনগুলো

[সম্পাদনা]

২০১৮ সালে পোর্টস্মাউথ বিশ্ববিদ্যালয় থেকে বিজ্ঞানিরা ইউনাইটেড স্টেটস ডিপার্টমেন্ট অফ এনার্জি এর ন্যাশনাল রিনিউএবল এনার্জি ল্যাবোরেটরির সাথে যৌথ উদ্যোগে পিইটিএজের একটা মিউট্যান্ট তৈরি করে যা পিইটি ভাঙ্গে প্রাকৃতিক অবস্থার চেয়ে দ্রুত। এই গবেষণাতে এটাও দেখা গেছে যে পিইটিএজরা ভাংতে পারে পলিইথাইলিন ২,৫-ফুরান্ডিকার্বক্সাইলেট (পিইএফ).[২]

চিত্র ক. পিইটিএজের মতো এনজাইমদের শ্রেনিবিভাগ। চিত্র খ. দুইটা টাইপ ২ উপ-শ্রেনিসমূহের এবং টাইপ ১ শ্রেনির পিইটিএজের মতো এনজাইমদের মধ্যে তুলনা। [১০]

প্রায় ৬৯টা পিইটিএজ এর মতো এনজাইম আছে যা একগাদা বৈচিত্রময় জীবের মধ্যে, এবং দুই শ্রেনির আছে এই এনজাইমদের যাদের মধ্যে টাইপ ১ ও টাইপ ২ আছে। [১৩] এটা উপদেশকৃত যে ৫৭ টা এনজাইম টাইপ ১ এ পড়ে ও বাকিগুলো টাইপ ২ তে। সবগুলোতেই একই ৩ অবশিষ্টাংশ আছে, নির্দেশ করে যে অনুঘটকিয় ক্রিয়াকৌশলটা সব পিইটিএজেই এক।

আরও দেখুন

[সম্পাদনা]
  • গেলেরিয়া মেল্লোনেল্লা
  • অ্যাস্পারগিলাস টিউবিন্জেনেসিস
  • পেস্টালোটিওপ্সিস মাইক্রোস্পোরা

তথ্যসূত্রসমূহ

[সম্পাদনা]
  1. ↑ ক খ গ Yoshida S, Hiraga K, Takehana T, Taniguchi I, Yamaji H, Maeda Y, Toyohara K, Miyamoto K, Kimura Y, Oda K (মার্চ ২০১৬)। "A bacterium that degrades and assimilates poly(ethylene terephthalate)": 1196–9। ডিওআই:10.1126/science.aad6359। পিএমআইডি 26965627। ২০১৮-০৪-১৮ তারিখে মূল থেকে আর্কাইভ করা। সংগ্রহের তারিখ ২০১৯-০১-১২। lay summary (পিডিএফ) (২০১৬-০৩-৩০)। 
  2. ↑ ক খ গ ঘ Austin HP, Allen MD, Donohoe BS, Rorrer NA, Kearns FL, Silveira RL, Pollard BC, Dominick G, Duman R, El Omari K, Mykhaylyk V, Wagner A, Michener WE, Amore A, Skaf MS, Crowley MF, Thorne AW, Johnson CW, Woodcock HL, McGeehan JE, Beckham GT (মে ২০১৮)। "Characterization and engineering of a plastic-degrading aromatic polyesterase": E4350–E4357। ডিওআই:10.1073/pnas.1718804115। পিএমআইডি 29666242। 
  3. ↑ Tanasupawat S, Takehana T, Yoshida S, Hiraga K, Oda K (আগস্ট ২০১৬)। "Ideonella sakaiensis sp. nov., isolated from a microbial consortium that degrades poly(ethylene terephthalate)": 2813–8। ডিওআই:10.1099/ijsem.0.001058 অবাধে প্রবেশযোগ্য। পিএমআইডি 27045688। 
  4. ↑ "Lab 'Accident' Becomes Mutant Enzyme That Devours Plastic"। Live Science। সংগ্রহের তারিখ ২০১৮-১১-২৭। 
  5. ↑ Dockrill, Peter। "Scientists Have Accidentally Created a Mutant Enzyme That Eats Plastic Waste"। ScienceAlert (ইংরেজি ভাষায়)। সংগ্রহের তারিখ ২০১৮-১১-২৭। 
  6. ↑ Joo, S.; Kim, K.-J. (২০১৮-০২-১৪)। "Crystal strcuture of PETase from Ideonella sakaiensis"। www.rcsb.org (ইংরেজি ভাষায়)। ডিওআই:10.2210/pdb5xjh/pdb। সংগ্রহের তারিখ ২০১৮-১১-২৭। 
  7. ↑ ক খ Han, Xu; Liu, Weidong (ডিসেম্বর ২০১৭)। "Structural insight into catalytic mechanism of PET hydrolase" (ইংরেজি ভাষায়)। আইএসএসএন 2041-1723। ডিওআই:10.1038/s41467-017-02255-z। 
  8. ↑ Tabushi, Iwao; Yamada, Hidenori (আগস্ট ১৯৭৫)। "Polyester readily hydrolyzable by chymotrypsin": 447–450। ডিওআই:10.1002/pol.1975.130130801। 
  9. ↑ Tokiwa Y, Suzuki T (নভেম্বর ১৯৭৭)। "Hydrolysis of polyesters by lipases": 76–8। ডিওআই:10.1038/270076a0। পিএমআইডি 927523। 
  10. ↑ ক খ গ Figure 2. Chan, Allison (2016). "The Future of Bacteria Cleaning Our Plastic Waste." https://cloudfront.escholarship.org/dist/prd/content/qt7xb0c7hr/qt7xb0c7hr.pdf
  11. ↑ Chan, Allison (2016). "The Future of Bacteria Cleaning Our Plastic Waste". https://cloudfront.escholarship.org/dist/prd/content/qt7xb0c7hr/qt7xb0c7hr.pdf
  12. ↑ Austin, Harry P.; Allen, Mark D. (২০১৮-০৫-০৮)। "Characterization and engineering of a plastic-degrading aromatic polyesterase" (ইংরেজি ভাষায়): E4350–E4357। আইএসএসএন 0027-8424। ডিওআই:10.1073/pnas.1718804115। পিএমআইডি 29666242। ২০১৯-০১-১০ তারিখে মূল থেকে আর্কাইভ করা। সংগ্রহের তারিখ ২০১৯-০১-১২। 
  13. ↑ ক খ Joo, Seongjoon; Cho, In Jin (২০১৮-০১-২৬)। "Structural insight into molecular mechanism of poly(ethylene terephthalate) degradation" (ইংরেজি ভাষায়)। আইএসএসএন 2041-1723। ডিওআই:10.1038/s41467-018-02881-1।