El descobriment d’aquesta investigació, publicat a la revista Nature Catalysis, se centra en unes proteïnes artificials capaces de descompondre microplàstics de PET, un dels tipus més comuns de plàstic utilitzats en la fabricació d’envasos. Aquestes proteïnes modificades no només descomponen els residus de PET, sinó que també els redueixen als seus components essencials, possibilitant així la seva descomposició o reciclatge.

La base d’aquesta investigació rau en una proteïna de defensa de l’anèmona de maduixa (Actínia fragassa), a la qual se li ha afegit aquesta funció mitjançant tècniques computacionals.

Segons explica Víctor Guallar, professor ICREA al BSC i un dels responsables de l’estudi, s’incorporen nous elements a una eina versàtil per dotar-la de funcions addicionals. Aquests elements consisteixen en tres aminoàcids que actuen com a tisores per tallar petites partícules de PET. La proteïna original, provinent de l’anèmona Actínia fragassa, mancava d’aquesta capacitat de degradació. En particular, Sara García Linares, de la Universitat Complutense de Madrid i una altra de les coordinadores de l’estudi, assenyala que a la natura, la proteïna de l’anèmona Actínia fragassa actua com un perforador cel·lular, obrint porus i funcionant com un mecanisme de defensa.

Segons Guallar, l’ús d’aprenentatge automàtic i superordinadors en aquesta enginyeria de proteïnes permet preveure on s’uniran les partícules i determinar la ubicació precisa dels nous aminoàcids perquè puguin dur a terme la seva funció de descomposició.

La geometria resultant és bastant similar a la de l’enzim PETasa del bacteri Idionella sakaiensis, capaç de degradar aquest tipus de plàstic i descoberta el 2016 en una planta de reciclatge d’envasos al Japó. No obstant això, la nova proteïna és capaç de degradar micro i nanoplàstics de PET amb una eficàcia entre 5 i 10 vegades superior a la de les PETases a temperatura ambient.

A més, l’estructura de la proteïna en forma de porus permet el pas d’aigua pel seu interior i la seva fixació a membranes similars a les utilitzades en les plantes de dessalinització. Això facilitaria el seu ús en forma de filtres, que, com apunta Manuel Ferrer del CSIC i també coordinador de l’estudi, “podrien ser utilitzats en depuradores per degradar aquelles partícules que no veiem, però que són molt difícils d’eliminar i que ingerim”.

En concret, els investigadors han dissenyat dues variants de proteïna, segons on es col·loquin els nous aminoàcids. Així, en paraules de Laura Fernández, que realitza la seva tesi doctoral a l’ICP-CSIC, “Una variant descompon les partícules de PET de manera més exhaustiva, per la qual cosa podria ser utilitzada per a la seva degradació en plantes depuradores. L’altre dona lloc als components inicials que es necessiten per al reciclatge. D’aquesta manera, podem depurar o reciclar, segons les necessitats”.

I tot i que el disseny assolit ja podria ser vàlid, la flexibilitat de la proteïna permet afegir i provar nous elements i combinacions, com explica la Dra. Sara García Linares, de la Universitat Complutense de Madrid.

L’objectiu “és unir el potencial de les proteïnes que ens dona la natura amb l’aprenentatge automàtic i els superordinadors per produir nous dissenys que ens permetin assolir un entorn saludable sense plàstics”, resumeix Ferrer.

Ja que, com conclou Guallar, “Els mètodes computacionals i la biotecnologia poden permetre’ns trobar solucions a molts dels problemes ecològics que ens afecten”.