Prirodna degradacija: Prvi put istraživači su razvili enzim koji može razbiti teško pristupačnu hemijsku vezu u silikonima. On mijenja materijal tako da se tvrdoglava veza između silicija i ugljika u takvim siloksanima prekida. Zahvaljujući novom biokatalizatoru, ove po okolinu štetne masovne hemikalije mogle bi biti biorazgradive u budućnosti, izvještavaju biohemičari u Scienceu.
Siloksani, poznati i kao silikoni, nalaze se u bezbrojnim svakodnevnim proizvodima - od proizvoda za čišćenje i njegu preko automobila i elektroničkih uređaja do svemirske tehnologije. Polimeri su stabilni i fleksibilni u isto vrijeme i sadrže organske i neorganske elemente. Zbog ovih i drugih svojstava , siloksani su takođe popularan građevinski materijal, a koriste se i u medicinskoj tehnologiji. Svake se godine proizvede i preradi nekoliko megatona ovih hemikalija.
Osnovnu hemijsku strukturu siloksana čine veze silicijum-kiseonik. Grupe koje sadrže ugljenik, često metil grupe, također su vezane za atome silicijuma. Takve veze silicijum-ugljik ne postoje u prirodi već su ih umjetno proizvodili i koristili ljudi oko 80 godina.
Kada siloksani uđu u okolinu, raspadaju se na manje komade i mogu ući u atmosferu kao suspendirane čestice. Tamo čestice reagiraju sa slobodnim radikalima, dalje se razgrađuju i tako se akumuliraju u prirodi. Malo se zna o mogućim rizicima po životnu sredinu i zdravlje ovih proizvoda razgradnje, ali postoje dokazi da bi mogli biti toksični za neka živa bića. Osim toga, ovaj proces propadanja može potrajati mjesecima. Posljednja stvar koja se lomi su čvrste veze silicijum-ugljik.
Kako bi ubrzali ovaj proces i bolje razumjeli produkte razgradnje siloksana, istraživači predvođeni Tylerom Fultonom sa Kalifornijskog instituta za tehnologiju (Caltech) sada su razvili novu tehniku za razlaganje ovih spojeva. U preliminarnom radu, biokemičari su već razvili bakterijski enzim koji može proizvesti takve neprirodne veze silicij-ugljik na biološki i ekološki prihvatljiv način.
Nakon toga, Fulton i njegove kolege su sada modificirali i optimizirali još jedan bakterijski enzim tako da može izvršiti obrnuti proces: ponovno kidanje veze. Istraživači su uzgajali oba enzima u laboratoriji koristeći takozvanu usmjerenu evoluciju. Napravili su manje promjene na genu koji kodira enzim nekoliko puta dok željena svojstva nisu bila prisutna.
“U usmjerenoj evoluciji, paralelno procjenjujemo stotine novih enzima kako bismo identificirali nekoliko varijanti enzima s poboljšanom aktivnošću”, objašnjava Fulton. Ove varijante su zatim odabrane i dalje optimizovane.
