Биологическая переработка пластика — перспективный метод, использующий ферменты или микроорганизмы для расщепления полимеров. Особое внимание привлекают микробные кутиназы: эти ферменты, вырабатываемые бактериями и грибами, могут расщеплять полиэтилентерефталат (ПЭТ) — пластик, применяемый в бутылках и синтетических волокнах.

Главная сложность заключается в обеспечении стабильности ферментов при высоких температурах: ПЭТ эффективнее разлагается при около 70°C, а ферменты должны сохранять структуру и одновременно оставаться гибкими в активном центре.

Группа исследователей под руководством профессора Тацуи Нисино из Токийского университета науки изучила термостойкий фермент кутиназу (CtCut) из гриба Chaetomium thermophilum в условиях высокотемпературной переработки ПЭТ. В рамках работы создали немодифицированную форму фермента (CtCut WT) и мутантный вариант CtCut S136A (с заменой аминокислоты серина на аланин в позиции 136).

Структурный анализ показал, что фермент имеет стабильную α/β-гидролазную структуру, типичную для кутиназ. Активный центр закрыт гибкой петлей‑крышкой: она открывается при связывании молекулы, обеспечивая катализ. Рядом с активным центром обнаружен ион хлора — это указывает на положительно заряженную электростатическую микросреду, способствующую связыванию лиганда.

При нагревании (от 30°C до 100°C) фермент разворачивался в два этапа: сначала около 60°C, затем при 65−70°C. Это говорит о наличии в белке структурно разных областей.

Результаты подтвердили, что для разложения пластика фермент должен сочетать стабильную общую структуру (для термостойкости) и гибкий активный центр (для адаптации к молекулам). Исследование дает новые сведения о термостойких ферментах и путях их совершенствования.