Окислительная деструкция полиэтилена двумя новыми мультикупровыми оксидазами, подобными лакказам, из Rhodococcus opacus R7

Производство синтетических пластиков, особенно полиэтилена, достигло критического уровня, что чрезвычайно осложняет утилизацию пластиковых отходов. Целью настоящего исследования было выяснить роль двух новых мультикупровых оксидаз, подобных лакказам, в окислительной деструкции полиэтилена на основе транскриптомных данных, полученных для Rhodococcus opacus R7, выращенного на полиэтилене. Очистка рекомбинантных белков LMCO2 и LMCO3, относящихся соответственно к трёхдоменному и двухдоменному семействам лакказ, показала, что они обладают различными функциональными свойствами. Наибольшая ферментативная активность LMCO2 наблюдалась при 65 °C и оптимальном pH 7,0, тогда как LMCO3 проявляла максимальную активность при 80 °C в кислой среде. LMCO проявляли активность в отношении как фенольных соединений, например 2,6-DMP, так и нефенольных соединений, например ABTS, и обладали термостабильностью. Окислительную активность LMCO2 и LMCO3 в отношении необработанного полиэтилена низкой плотности оценивали с использованием сочетания инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье и газовой хроматографии–масс-спектрометрии. Окисление полиэтилена регистрировалось в течение короткого временного интервала (24–48 ч) и выявило ранее не описанные профили алкильных соединений и кислородсодержащих продуктов, включая кетоны, спирты и карбоновые кислоты. Структурный анализ LMCO2 и LMCO3 в сочетании с расчётами в рамках теории функционала плотности позволил идентифицировать структурные и электронные элементы, предположительно участвующие в окислении полиэтилена.