何が起きたか
- 22人の研究チームが2026年11月3日、「Nature Communications」に、ボトルに使われるPETプラスチック、すなわちポリエチレンテレフタレートを分解する酵素の設計法を発表した。
- 手法は、進化の情報を使う設計（EVdesign）と合理的設計を組み合わせたものだ。前者は、関連する酵素の進化的な関係を利用して、多数のアミノ酸の変更を一度に導入する。
- 著者らは、8種類の親PETase酵素から導いた603の設計を実験室で試験した。
- 400を超える変異体は、12〜68個のアミノ酸置換を持ち、PETを解重合できた。ほぼすべてが、出発点となった酵素を上回った。
なぜ重要か
- PETを分解する酵素があれば、プラスチックを単に溶かすのではなく、基本構成単位に戻してリサイクルできる。大規模に使うには、酵素の活性と安定性の向上が条件になる。
- 新しい変異体の多くは、部分転換アッセイで、著者らが基準とする酵素LCC-ICCGの性能に近づいた。
- この研究は、有用な多様性を一つの酵素だけでなく、複数の異なる酵素から生み出せることを示している。
数字で見る
603。 8種類のPETaseから導いて、研究チームが実験室で試験した設計の数だ。400以上が機能した。
背景
結果は出発点の酵素によって大きく異なった。細菌 Thermobifida fusca のクチナーゼTfCut2は、最も再設計しやすい土台だった。だが熱安定性に限界があり、チームは4つの合理的な変異で解決した。この変異体が、活性をさらに高めるEVdesignの反復ラウンドの土台になった。
著者らはトレードオフも見いだした。配列がもとから離れるほど、活性を持つ酵素は減るが、性能のばらつきは広がる。そのばらつきのおかげで、平均をはるかに上回る例を見つけられる。著者らは、EVdesignが多様で高活性な酵素を生み出す堅牢な戦略だと結論づけている。
Mamíferoはタンパク質設計とリサイクルの化学を追っている。これまでに、Pinalが一つの文章からタンパク質を設計し、その酵素のうち2種が機能したこと、リサイクル可能な硫黄フロー電池が容量の98.1%を保ったことを伝えた。汚染については、北極で藻類が増えると、残留性の高い汚染物質がさらに海底へ運ばれることを、炭素回収については、2ナノメートルの炭素膜がCO₂を分離することを報じた。
今後
- 手法は、進化的に近縁な酵素が多く知られている、ほかの酵素ファミリーにも適用できる。
- 活性が最も高い変異体は、完全転換の条件で、より大きな規模での試験が必要になる。
- 完全なアッセイでLCC-ICCGと比較すれば、現在の基準酵素に取って代われるものがあるかどうかが分かる。
まとめ
一つの酵素を段階的に改良する代わりに、チームは複数のPETaseの進化の歴史から、数百の変更を一度に提案させた。3つのうち2つの設計がPETを分解し、ほぼすべてが出発点より優れていた。
出典
- Norton-Baker、Fram、Thadaniほか、「Iterative computational and rational design generates diverse PET hydrolases for plastic depolymerization」、Nature Communications、2026年11月3日、DOI 10.1038/s41467-026-78471-3。本稿は論文の要旨に基づく。
- カバー画像：Grendelkhan、CC BY-SA 4.0、Wikimedia Commonsより
編集：Rodrigo Cornejo。選定と検証の方法：ノートを書いているのは誰か。