Abbau von Polyethylenterephthalat mit PET-Hydrolasen aus Thermobifida fusca KW3

• Main Author: Billig, Susan
• Other Authors: TU Chemnitz, Fakultät für Maschinenbau
• Format: Doctoral Thesis
• Language: deu
• Published: Universitätsbibliothek Chemnitz 2012
• Subjects: Polyethylenterephthalat; Thermobifida fusca; Carboxylesterase; PET-Hydrolase; Hydrolyse; Actinomycet; enzymatische PET-Modifikation; enzymatischer PET-Abbau; Hydrolysis; Actinomycete; enzymatic PET-Modification; enzymatic PET-Degradation; ddc:579; Polyethylenterephthalate
• Online Access: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa-85714; http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa-85714; http://www.qucosa.de/fileadmin/data/qucosa/documents/8571/Dipl_Ing_Susan%20Billig_Abbau%20von%20Polyethylenterephthalat%20mit%20PET-Hydrolasen%20aus%20Thermobifida%20fusca%20KW3.pdf; http://www.qucosa.de/fileadmin/data/qucosa/documents/8571/signatur.txt.asc

Der Actinomycet T. fusca KW3, isoliert aus Kompost, bildete während der Kultivierung im Mineralsalz-Spurenelement-Vitamin-Minimalmedium nach Zusatz von PET-Fasern eine 52 kDa Carboxylesterase (TfCa), welche effizient zyklische PET Trimere (CTR) hydrolysiert. Die TfCa besitzt einen pI von 4,8, eine Substratspezifität gegenüber kurzkettigen p-Nitrophenyl-Estern und wird durch Phenylmethylsulfonylfluorid (PMSF) und Tosyl-L-Phenylalanin-Chloromethylketon (TPCK) in der Aktivität gehemmt. Die Carboxylesterase hydrolysiert kein Cutin oder Poly-ε-caprolacton (PCL). CTR hingegen wurden durch die TfCa mit einem Km von 0,5 mM und einer Vmax von 9,3 μmol/min/mg bei optimalen Bedingungen (60°C, pH 6) hydrolysiert. Das aktive Zentrum der Carboxylesterase besteht aus den Aminosäuren Ser185, Glu319 und His415, wobei das Serin in das katalytische Motiv G-E-S-A-G eingebettet ist. Während der Reaktion setzte die TfCa auch Hydrolyseprodukte aus PET-Fasern und -Filmen frei. Der Nachweis der Hydrolyse erfolgte durch Umkehrphasen-Hochleistungsflüssigkeitschromatographie der Abbauprodukte und bei den PET-Filmen zusätzlich mittels Rasterelektronenmikroskopie. Dabei zeigte die Carboxylesterase verglichen mit anderen PET-Hydrolasen eine geringere Effizienz, was durch die Lage des aktiven Zentrums in einer Bindungstasche und der daraus folgenden schlechten Zugänglichkeit für polymere Substrate begründet werden kann. Bei der Hydrolyse der viel kleineren CTR war die TfCa deutlich effektiver, was auf eine höhere Spezifität gegenüber kurzkettigen PET Substraten hinweist.