WASHINGTON: Bakteri laut telah dimodifikasi secara genetik oleh para peneliti untuk menguraikan plastik dalam air garam. Itu makhluk sintetis mampu mendegradasi polietena tereftalat (PET), plastik yang digunakan dalam segala hal mulai dari botol air hingga pakaian yang berkontribusi besar terhadap polusi mikroplastik di lautan.
“Ini menarik karena kita perlu mengatasi polusi plastik lingkungan laut,” kata Nathan Crook, asisten profesor teknik kimia dan biomolekuler di North Carolina State University dan penulis makalah tersebut.
“Salah satu pilihannya adalah mengeluarkan plastik dari air dan membuangnya ke tempat pembuangan sampah, namun hal ini mempunyai tantangan tersendiri. Akan lebih baik jika kita bisa memecahkan sampah-sampah ini. plastik menjadi produk yang dapat digunakan kembali. Agar hal ini berhasil, Anda memerlukan cara yang murah untuk memecah plastik. Pekerjaan kami di sini adalah langkah besar ke arah itu.”
Untuk mengatasi tantangan ini, para peneliti bekerja dengan dua spesies bakteri. Bakteri pertama, Vibrio natriegens, tumbuh subur di air asin dan luar biasa – sebagian – karena berkembang biak dengan sangat cepat. Bakteri kedua, Ideonella sakaiensis, luar biasa karena menghasilkan enzim yang memungkinkannya memecah PET dan memakannya.
Para peneliti mengambil DNA dari I sakaiensis yang bertanggung jawab untuk memproduksi enzim yang memecah plastik, dan memasukkan urutan genetik tersebut ke dalam plasmid. Plasmid adalah rangkaian genetik yang dapat bereplikasi di dalam sel, tidak bergantung pada kromosom sel itu sendiri. Dengan kata lain, Anda dapat menyelundupkan plasmid ke dalam sel asing, dan sel tersebut akan menjalankan instruksi dalam DNA plasmid tersebut. Dan itulah yang dilakukan para peneliti di sini.
Dengan memasukkan plasmid yang mengandung gen I sakaiensis ke dalam bakteri V natriegens, para peneliti dapat membuat V natriegens menghasilkan enzim yang diinginkan pada permukaan sel mereka. Para peneliti kemudian menunjukkan bahwa V natriegens mampu memecah PET di lingkungan air asin pada suhu kamar.
“Ini menarik secara ilmiah karena ini adalah pertama kalinya ada orang yang melaporkan berhasil mendapatkan V natriegen untuk mengekspresikan enzim asing pada permukaan selnya,” kata Crook.
“Dari sudut pandang praktis, ini juga merupakan organisme hasil rekayasa genetika pertama yang kita ketahui mampu memecah mikroplastik PET di air asin,” kata Tianyu Li, penulis pertama makalah tersebut dan mahasiswa PhD di NC State. “Hal ini penting, karena tidak layak secara ekonomi untuk menghilangkan plastik dari laut dan membilas garam dengan konsentrasi tinggi sebelum memulai proses apa pun yang berkaitan dengan penguraian plastik.”
“Namun, meskipun ini merupakan langkah awal yang penting, masih ada tiga kendala besar,” kata Crook. “Pertama, kami ingin memasukkan DNA dari I. sakaiensis langsung ke dalam genom V natriegens, yang akan membuat produksi enzim pengurai plastik menjadi fitur yang lebih stabil dari organisme yang dimodifikasi. Kedua, kami perlu memodifikasi V lebih lanjut natriegens sehingga mampu memakan produk sampingan yang dihasilkannya saat menguraikan PET.
Terakhir, kita perlu memodifikasi natriegen V untuk menghasilkan produk akhir yang diinginkan dari PET – seperti molekul yang merupakan bahan baku yang berguna untuk industri kimia.
“Sejujurnya, tantangan ketiga itu adalah yang paling mudah dari ketiganya,” kata Crook. “Menguraikan PET di air asin adalah bagian yang paling menantang.
“Kami juga terbuka untuk berbicara dengan kelompok industri untuk mempelajari lebih lanjut tentang molekul mana yang paling diinginkan untuk kami rekayasa V Natriegens agar dapat diproduksi,” kata Crook. “Mengingat banyaknya molekul yang dapat kita bujuk untuk diproduksi oleh bakteri, dan potensi skala produksi yang besar, molekul mana yang dapat dijadikan pasar oleh industri?”
“Ini menarik karena kita perlu mengatasi polusi plastik lingkungan laut,” kata Nathan Crook, asisten profesor teknik kimia dan biomolekuler di North Carolina State University dan penulis makalah tersebut.
“Salah satu pilihannya adalah mengeluarkan plastik dari air dan membuangnya ke tempat pembuangan sampah, namun hal ini mempunyai tantangan tersendiri. Akan lebih baik jika kita bisa memecahkan sampah-sampah ini. plastik menjadi produk yang dapat digunakan kembali. Agar hal ini berhasil, Anda memerlukan cara yang murah untuk memecah plastik. Pekerjaan kami di sini adalah langkah besar ke arah itu.”
Untuk mengatasi tantangan ini, para peneliti bekerja dengan dua spesies bakteri. Bakteri pertama, Vibrio natriegens, tumbuh subur di air asin dan luar biasa – sebagian – karena berkembang biak dengan sangat cepat. Bakteri kedua, Ideonella sakaiensis, luar biasa karena menghasilkan enzim yang memungkinkannya memecah PET dan memakannya.
Para peneliti mengambil DNA dari I sakaiensis yang bertanggung jawab untuk memproduksi enzim yang memecah plastik, dan memasukkan urutan genetik tersebut ke dalam plasmid. Plasmid adalah rangkaian genetik yang dapat bereplikasi di dalam sel, tidak bergantung pada kromosom sel itu sendiri. Dengan kata lain, Anda dapat menyelundupkan plasmid ke dalam sel asing, dan sel tersebut akan menjalankan instruksi dalam DNA plasmid tersebut. Dan itulah yang dilakukan para peneliti di sini.
Dengan memasukkan plasmid yang mengandung gen I sakaiensis ke dalam bakteri V natriegens, para peneliti dapat membuat V natriegens menghasilkan enzim yang diinginkan pada permukaan sel mereka. Para peneliti kemudian menunjukkan bahwa V natriegens mampu memecah PET di lingkungan air asin pada suhu kamar.
“Ini menarik secara ilmiah karena ini adalah pertama kalinya ada orang yang melaporkan berhasil mendapatkan V natriegen untuk mengekspresikan enzim asing pada permukaan selnya,” kata Crook.
“Dari sudut pandang praktis, ini juga merupakan organisme hasil rekayasa genetika pertama yang kita ketahui mampu memecah mikroplastik PET di air asin,” kata Tianyu Li, penulis pertama makalah tersebut dan mahasiswa PhD di NC State. “Hal ini penting, karena tidak layak secara ekonomi untuk menghilangkan plastik dari laut dan membilas garam dengan konsentrasi tinggi sebelum memulai proses apa pun yang berkaitan dengan penguraian plastik.”
“Namun, meskipun ini merupakan langkah awal yang penting, masih ada tiga kendala besar,” kata Crook. “Pertama, kami ingin memasukkan DNA dari I. sakaiensis langsung ke dalam genom V natriegens, yang akan membuat produksi enzim pengurai plastik menjadi fitur yang lebih stabil dari organisme yang dimodifikasi. Kedua, kami perlu memodifikasi V lebih lanjut natriegens sehingga mampu memakan produk sampingan yang dihasilkannya saat menguraikan PET.
Terakhir, kita perlu memodifikasi natriegen V untuk menghasilkan produk akhir yang diinginkan dari PET – seperti molekul yang merupakan bahan baku yang berguna untuk industri kimia.
“Sejujurnya, tantangan ketiga itu adalah yang paling mudah dari ketiganya,” kata Crook. “Menguraikan PET di air asin adalah bagian yang paling menantang.
“Kami juga terbuka untuk berbicara dengan kelompok industri untuk mempelajari lebih lanjut tentang molekul mana yang paling diinginkan untuk kami rekayasa V Natriegens agar dapat diproduksi,” kata Crook. “Mengingat banyaknya molekul yang dapat kita bujuk untuk diproduksi oleh bakteri, dan potensi skala produksi yang besar, molekul mana yang dapat dijadikan pasar oleh industri?”
