SONOBE - proteinski sistem za agregacijo mikroplastike

My Clothes Plastic<ref>My clothes plastic. iGEM 2019 team Kyoto. https://2019.igem.org/Team:Kyoto.</ref> je projekt študentske ekipe Kyoto iz Japonske, ki je bil nagrajen z zlato medaljo na tekmovanju iGEM 2019.

Avtorica povzetka: Vesna Podgrajšek

Problem mikroplastike

Človek v vsakdanjem življenju uporablja različne izdelke iz plastike. Težava, s katero se spopadamo je, da se plastika v naravnem okolju zelo počasi razgrajuje in se nenehno kopiči. Pri tem se zaradi abiotskih dejavnikov (UV-sevanje, temperatura) ustvarjajo delci plastike manjši od 5 mm, kar imenujemo mikroplastika<ref>A. K. Urbanek, W. Rymowicz, A. M. Mirończuk: Degradation of plastics and plastic-degrading bacteria in cold marine habitats. Appl. Microbiol Biotechnol. 2018, 102, 7669–7688.</ref>. Njena površina je zelo hidrofobna in gladka, zato se nevarne snovi, zlasti težke kovine ter tudi mikroorganizmi zlahka pritrdijo nanjo. Ko mikroplastiko pojedo morski organizmi, jim škodi in ogroža celoten ekosistem. Prav tako je tudi človeško telo izpostavljeno mikroplastiki, zlasti z zaužitjem hrane in vdihavanjem mikroplastike iz zraka. Ocenjuje se, da človek letno zaužije 39 000 do 52 000 delcev mikroplastike<ref>] J. C. Prata, J. P. da Costa, I. Lopes, A. C. Duarte, T. Rocha-Santos: Environmental exposure to microplastics: An overview on possible human health effects. Sci. Total Environ. 2020, 702, 1–31.</ref>. Mikroplastika nastane ne samo kot posledica razgradnje plastične embalaže in vrečk, ampak je tudi posledica pranja perila. V enem pranju perila nastane več kot 700 000 mikrovlaken in veliko tega ne zajamejo čistilne naprave ter se sprosti v okolje. Akumulacija mikroplastike je eden najresnejših okolijskih problemov. Ker še vedno ni učinkovitega načina za odstranjevanje mikroplastike iz okolja, so z uporabo sinteznobioloških orodij poizkusili odkriti način odstranjevanja mikrovlaken iz odpadne vode pranja in s tem preprečiti sproščanje v naravno okolje.

Projekt My clothes plastic

Ideja

Ideja ekipe Kyoto je bila razviti proteinski sistem SONOBE, ki bi spodbujal mikrovlakna, da se agregirajo in oborijo. V tem sistemu so proteini, ki vežejo plastiko (angl. plastic-binding protein, PBP), vezani na površino enkapsulinskega nanokompartmenta sestavljenega iz enkapsulinskih podenot. Vezava PBP je omogočena s sistemom SpyTag-SpyCatcher, ki spontano tvori močno izopeptidno vez, ki je ireverzibilna.

Proteinski sistem SONOBE se vnese v odpadno vodo s pomočjo naprave, ki so jo 3D natisnili in s katero opremimo pralni stroj. Naprava je zasnovana tako, da priskrbi proteinsko raztopino v odpadno vodo, samo ko pralni strop spusti odpadno vodo. Mikrovlakna se na poti do čistilne naprave agregirajo in usedejo, nato pa jih še odstranijo in sežgejo.

Priprava konstruktov

Enkapsulin SpyTmEnc (BBa_K3185000) so konstruirali tako, da prikaže protein SpyTag na površini enkapsulinskega nanokompartmenta - organelu podobna struktura. 60 enkapsulinskih podenot spontano tvori polimer v obliki sferične kletke premera 20 nm<ref> Y. Bae, G. J. Kim, H. Kim, S. G. Park, H. S. Jung, S. Kang: Engineering tunable dual functional protein cage nanoparticles using bacterial superglue. Biomacromolecules. 2018, 19, 2896–2904. </ref>. Za izhodišče so vzeli enkapsulin iz bakterije Thermotoga maritima (TmEnc). Peptid SpyTag je vstavljen po 138. aminokislini v TmEnc in je izpostavljen zunaj proteinske kletke kot zanka. Konstruirali so še dva TmEnc; TmEnc (BBa_K3185001) in sfGFP/TmEnc (BBa_K3185002), kateri ima na N-konec dodano še zaporedje sfGFP (angl. superfolder green fluorescent protein). Vsi trije konstrukti vsebujejo C-končno heksahistidinsko oznako (6xHis-tag), pred to oznako je hemaglutininska oznaka (HA-tag) in med 43. in 44. aminokislino vstavljeno še eno heksahistidinsko oznako (6xHis-tag).

Viri

<references/>