Combatir los microplásticos con proteínas artificiales

11/01/2024

Científicos de la Universidad Complutense de Madrid, del Instituto de Catálisis y Petroleoquímica del CSIC (ICP-CSIC) y del Barcelona Supercomputing Center han diseñado una proteína que degrada microplásticos.

El hallazgo de la investigación, publicado en la revista Nature Catalysis consiste en unas proteínas artificiales que pueden degradar microplásticos de PET, uno de los plásticos más utilizados en la fabricación de envases. Estas proteínas modificadas también reducen los restos de PET a sus componentes esenciales, lo que permitiría su descomposición o su reciclaje.

La base de la investigación es una proteína de defensa de la anémona de fresa (Actinia fragacea), a la que, mediante métodos computacionales, se le han añadido dicha función.

Como explica Víctor Guallar, profesor ICREA en el BSC y uno de los responsables del estudio, se añaden nuevos complementos a una herramienta multiusos para dotarla de otras funcionalidades diferentes. Esos complementos son tres aminoácidos que funcionan como tijeras para cortar pequeñas partículas de PET. En el caso de la proteína a la que se han añadido estos complementos, carecía de esta función de degradación. En concreto, Sara García Linares, de la Universidad Complutense de Madrid y otra de las coordinadoras del estudio, la proteína de la anémona Actinia fragacea, en la naturaleza funciona como un taladro celular, abriendo poros y actuando como mecanismo de defensa.

Según Guallar, el aprendizaje automático y los súper ordenadores usados en esta ingeniería de proteínas permiten predecir dónde se van a unir las partículas y dónde hay que colocar los nuevos aminoácidos para que puedan ejercer su acción.

Mejores resultados que las PETasas

La geometría resultante es bastante similar a la de la enzima PETasa de la bacteria Idionella sakaiensis, capaz de degradar este tipo de plástico y descubierta en 2016 en una planta de reciclaje de envases en Japón. Sin embargo, la nueva proteína es capaz de degradar micro y nanoplásticos de PET con una eficacia entre 5 y 10 veces superior a la de las PETasas a temperatura ambiente.

Igualmente, la estructura de la proteína en forma de poros permite el paso de agua por su interior y su anclaje a membranas similares a las empleadas en las plantas de desalinización. Esto facilitaría su uso en forma de filtros, que, como apunta Manuel Ferrer, del CSIC y también coordinador del estudio, “podrían ser usados en depuradoras para degradar esas partículas que no vemos, pero que son muy difíciles de eliminar y que ingerimos”.

Dos variantes de proteína frente los microplásticos

En concreto, los investigadores han diseñado dos variantes de proteína, según dónde se coloquen los nuevos aminoácidos. Así, en palabras de Laura Fernández, que realiza su tesis doctoral en ICP-CSIC, “Una variante descompone las partículas de PET de forma más exhaustiva, por lo que podría usarse para su degradación en plantas depuradoras. La otra da lugar a los componentes iniciales que se necesitan para el reciclaje. De esta forma podemos depurar o reciclar, según las necesidades”.

Y aunque el diseño conseguido ya podría ser válido, la flexibilidad de la proteína permite añadir y probar nuevos elementos y combinaciones, como explica la Dra. Sara García Linares, de la Universidad Complutense de Madrid.

El objetivo «es aunar el potencial de las proteínas que nos da la naturaleza y el aprendizaje automático con súper ordenadores para producir nuevos diseños que nos permitan alcanzar un entorno saludable de cero plásticos”, resume Ferrer.

Ya que , como concluye Guallar, “Los métodos computacionales y la biotecnología nos pueden permitir encontrar soluciones a muchos de los problemas ecológicos que nos afectan.

*Para más información: www.ucm.es / Artículo en Nature Catalysis

MundoPlast

11.01.2023