Diseñan proteína artificial que degrada microplásticos

¿Se imagina poder eliminar los microplásticos que contaminan el medio ambiente con solo una molécula?

Eso es lo que han logrado un grupo de científicos que han diseñado una proteína artificial capaz de degradar ciertos tipos de plásticos.

Los microplásticos, pequeñas partículas de plástico con un tamaño inferior a 5 milímetros, se han convertido en un tema de gran preocupación en todo el mundo.

Estas diminutas partículas proceden especialmente de productos de uso cotidiano, como envases, textiles y productos de cuidado personal, e ingresan a nuestros ecosistemas a través del desgaste y la degradación de productos plásticos más grandes.

El plástico es, probablemente, uno de los indicadores más significativos del antropoceno.

Hace unos años se recibían con sorpresa las noticias sobre descubrimientos de microplásticos en los lugares más insospechados: en las plantas, en el agua de lluvia, en los hielos de la Antártida, e incluso en nuestra sangre y en la leche materna.

Paradójicamente, hemos llegado a un punto tal que cada nuevo descubrimiento ya no nos sorprende a nadie.

Con todo lo que se sabe hoy, casi es más pertinente preguntarse dónde no están.

La lucha contra la contaminación por microplásticos es una prioridad mundial, y la ciencia está dando pasos audaces para abordar este desafío global.

La eliminación o, al menos, la reducción de plásticos, especialmente los de un solo uso, es una de las medidas más importantes para evitar su presencia en el medio natural, pero no soluciona el problema ya existente, que no solo es peligroso por sí mismo, sino que además contribuye a otros efectos indeseados, como favorecer el transporte de especies invasoras o la propagación de enfermedades infecciosas.

Eliminar los plásticos que ya se encuentran en el medio natural se convierte, así, en una meta a alcanzar, una prioridad, y la ciencia puede tener mucho que aportar.

En este contexto crítico, científicos españoles, liderados por Víctor Guallar, del Centro de Supercomputación de Barcelona, Manuel Ferrer, del Instituto de Catálisis y Petroleoquímica del CSIC, y Sara García-Linares, de la Universidad Complutense de Madrid, han unido sus conocimientos en biotecnología y biología molecular y han logrado sintetizar una proteína artificial capaz de degradar ciertos tipos de microplásticos.

El proceso de diseño de la proteína artificial se basa en una proteína natural llamada FraC, presente en ciertas bacterias.

Los investigadores, mediante técnicas de inteligencia artificial, han llevado a cabo modificaciones en la estructura de esta proteína, transformándola en una enzima altamente especializada capaz de romper los enlaces químicos en los microplásticos.

Esta modificación se realiza a nivel molecular y es fundamental para lograr que la proteína artificial actúe como una herramienta eficaz para la degradación de microplásticos.

El proceso de degradación, conocido como hidrólisis, es crucial para la descomposición de los microplásticos.

Pese a la resistencia de los microplásticos a la degradación, la acción de esta proteína artificial abre una nueva perspectiva.

Este proceso conlleva la generación de fragmentos cada vez más pequeños y menos dañinos comparados con los microplásticos originales.

La unión de la biotecnología y la biología molecular junto con técnicas de supercomputación ha permitido abordar un problema ambiental complejo de manera innovadora.

El proceso de diseño y modificación de proteínas a nivel molecular es una manifestación del poder de la ingeniería genética y la biología sintética para abordar desafíos ambientales globales.

Para evaluar la eficacia de la proteína artificial diseñada en la degradación de microplásticos, los científicos hicieron comparaciones con enzimas de referencia que ya se conocen por su capacidad para degradar algunos plásticos, concretamente el tereftalato de polietileno (PET).

Los resultados de las comparaciones son reveladores y destacan la singularidad de la proteína artificial en cuanto a su capacidad para abordar los microplásticos.

En particular, una de las proteínas diseñadas, de nombre codificado npFraCm1, muestra una notable diferencia en su perfil de degradación en comparación con las enzimas de referencia.

Mientras que las enzimas de referencia tienden a producir solo fragmentos más pequeños del mismo PET (TPET), la nueva enzima lo digiere formando tereftalato de etileno (ETE) como producto de degradación principal, un residuo mucho más simple en términos moleculares, y más fácil de descomponer y tratar.

Esto prueba que las proteínas artificiales diseñadas son efectivas en la degradación de microplásticos, y además, que presentan un perfil de degradación único.

La capacidad de npFraCm1 para evitar la producción de TPET es particularmente prometedora, ya que es un producto de degradación que puede persistir en el medio ambiente.

Si estas proteínas se optimizan, podría dar lugar a toda una generación de productos efectivos en la degradación de microplásticos en condiciones distintas.

Este tipo de recursos podrían emplearse en el tratamiento de aguas residuales, su implementación en plantas de reciclaje, e incluso posibles aplicaciones a gran escala.

Aunque para ello, es necesario conocer la viabilidad de escalar la producción de estas proteínas, sus efectos medioambientales, y el impacto de los productos resultantes de la degradación.

A medida que las investigaciones avancen, deberán aparecer medidas regulatorias sobre estos sistemas.

No se trata, por lo tanto, de algo sin aplicación inmediata.

El camino a recorrer aún es largo, pero este descubrimiento sí representa una promesa a futuro.

Fuente: Nature catalysis