Jaká kyselina je v žaludku krávy?

Rakouští vědci předvedli metodu recyklace plastů pomocí enzymů vylučovaných mikroorganismy v žaludku krávy. V práci publikované v časopise Hranice v bioinženýrství a biotechnologiivědci hydrolyzovali tři polyestery – polyethylen tereftalát (PET), polyethylen furanoát (PEF) a polybutylen adipatereftalát (PBAT) – pomocí tekutiny z bachoru, části čtyřkomorového žaludku dobytka.

V Evropě se dnes nashromáždilo 25,8 milionu tun plastového odpadu, z čehož přibližně 15 procent tvoří polyestery, především polyethylentereftalát, který se používá v textilu, obalech, lahvích na vodu a sycených nápojích. Mezi často používané polyestery patří také polybutylen adipatereftalát, což je kopolymer syntetizovaný z 1,4-butandiolu, kyseliny adipové a tereftalové. Dalším významným zástupcem polyesterů je polyethylenfuranoát, jehož monomerem je kyselina 2,5-furandikarboxylová, získávaná z obnovitelných zdrojů.

Enzymatická hydrolýza pomocí bakterií je nyní slibnou metodou recyklace plastů. Například v roce 2016 japonští mikrobiologové, kteří zkoumali půdu poblíž závodu na výrobu polyethylentereftalátu, izolovali kmen bakterií Ideonella sakaiensis 201-F6, schopný hydrolyzovat PET. Tyto bakterie dokázaly zpracovat tenký (0,2 milimetrový) polymerový film za šest týdnů. A v loňském roce se francouzským vědcům z University of Toulouse podařilo vylepšit enzym kutinázu LCC získanou z listového kompostu, který fungoval účinněji než enzym z Ideonella sakaiensis: Dokázala rozložit až 90 procent PET na monomery za 10 hodin. Stále však existuje potřeba účinnějších enzymů, které by umožnily škálovatelné zpracování.

Nyní se vědci pod vedením Felice Quartinella z Vídeňské univerzity přírodních zdrojů a věd o životě rozhodli využít k degradaci polyesterů enzymy produkované bachorovými mikroorganismy. Vzhledem k širokému využití jatek lze tento proces v budoucnu rozšířit.

Bachor je největší částí žaludku dobytka. Bachorový mikrobiom obsahuje asi 10 10 mikroorganismů na 1 mililitr bachorové tekutiny a je zastoupen několika stovkami druhů obyvatel, z nichž většina produkuje enzymy pro trávení vlákniny, škrobu a cukru. Potrava přežvýkavců obsahuje rostlinné polyestery, a proto jsou některé mikroorganismy obývající zvířata schopné syntetizovat enzymy (esterázy, lipázy a kutinázy), které štěpí esterové vazby.

Vědci navštívili rakouská jatka, aby odebrali bachorovou tekutinu krávě. Poté inkubovali tuto kapalinu se třemi polyestery (PET, PEF, PBAT) v práškové a filmové formě, aby viděli, jak účinně by se polymery hydrolyzovaly v různých formách. Vědci inkubovali 5 gramů prášku (každého polymeru) se 2 mililitry bachorové tekutiny v pufru fosforečnanu draselného. Inkubace byla prováděna po dobu 72 hodin v orbitální třepačce při 150 otáčkách za minutu při 40 stupních Celsia (jako v bachoru). Poté vědci udělali totéž s polymerními filmy (PET, PBAT a PEF) o rozměrech jeden a půl krát jeden centimetr.

Poté vědci pomocí vysokoúčinné kapalinové chromatografie analyzovali produkty enzymatické hydrolýzy všech tří polymerů. Produkty degradace PET byly: kyselina tereftalová, mono-(2-hydroxyethyl)tereftalát a bis-(2-hydroxyethyl)tereftalát; PBAT byl hydrolyzován za vzniku monohydroxybutyltereftalátu a bis-(4-hydroxybutyl)tereftalátu a degradačním produktem PEF byla 2,5-furandikarboxylová kyselina.

Po 72 hodinách se z PET a PBAT vytvořilo 0,6 a 0,75 milimolů produktů hydrolýzy a z PEF se získalo 4,8 milimolů produktů. Enzymatická hydrolýza polymerů ve formě prášků byla lepší než hydrolýza filmů. Avšak jak v případě filmů, tak v případě prášků byl PEF rozložen účinněji než jiné polymery. Je to dáno pružností polymerního řetězce, která zlepšuje sorpci enzymů. Kromě toho může hydrolýzu ovlivnit délka řetězce a mezimolekulární vazby.

K identifikaci mikrobiální komunity v bachoru výzkumníci extrahovali genetický materiál z jednoho mililitru bachorové tekutiny pro sekvenování. Mezi bakteriemi v bachoru bakterie rod pseudomonády, které by mohly hrát důležitou roli při hydrolýze polyesterů. Je známo, že tyto bakterie jsou schopny syntetizovat esterázy, lipázy a kutinázy, které hydrolyzují esterové vazby. Ohledně hub (Aspergillus, Penicillium, Candida)Žijí v bachoru a jsou také schopny produkovat různé hydrolázy (lipázy a esterázy), a proto se podílejí na hydrolýze polymerů. Podle výzkumníků mikrobiální komunita s největší pravděpodobností účinně hydrolyzuje polyestery díky kombinaci enzymů syntetizovaných různými obyvateli bachoru.

Slibnou metodou je recyklace plastů pomocí mikroorganismů. Nedávno biochemici ze Skotska použili upravený kmen Escherichia coli Escherichia coli přeměnil kyselinu tereftalovou získanou z PET lahví na vanilin.

Viktorie Baranovské
Našli jste překlep? Vyberte fragment a stiskněte Ctrl + Enter.
Podávání kanabidiolu březím myším narušuje citlivost a chování u potomků
Tyto účinky se lišily podle pohlaví

Američtí vědci zjistili, že příjem kanabidiolu u březích myší je spojen se zhoršením citlivosti na tepelnou bolest, schopnosti řešit problémy a excitability prefrontální kůry u jejich potomků, přičemž tyto účinky závisí na pohlaví. Zpráva o práci byla zveřejněna v časopise Molecular Psychiatry. V zemích, kde jsou konopné produkty legální pro lékařské nebo rekreační použití, berou některé těhotné ženy kanabidiol (druhý nejrozšířenější kanabinoid po tetrahydrokanabinolu) samotný nebo v lékařské marihuaně k potlačení nevolnosti, protože věří, že je bezpečný. Současně kanabidiol, který nemá psychoaktivní vlastnosti, proniká hematoplacentární bariérou a váže se na mnoho receptorů zapojených do vývoje mozku, včetně serotoninu 5-HT1A, teplotně citlivého vaniloidu TRPV1 a draslíkových kanálů Kv7. Možné důsledky toho pro potomky zůstávají špatně pochopeny. Aby to pochopili, vědci z University of Colorado pod vedením Emily Anne Batesové podávali myším od pátého dne denně 50 miligramů kanabidiolu (vysoká dávka) ve slunečnicovém oleji na kilogram tělesné hmotnosti na kilogram tělesné hmotnosti. těhotenství (kolem konce prvního trimestru) až do porodu. Zvířata z kontrolní skupiny dostávala pouze slunečnicový olej. Délka březosti, přírůstek hmotnosti během březosti a velikost a pohlaví vrhu nebyly lékem ovlivněny. Ten a jeho metabolity byly zcela eliminovány z plazmy myších mláďat osmý den narození. Hargireevesův plantární test ve věku 11 týdnů ukázal, že po prenatální expozici kanabidiolu měli samci, ale ne samice, potomci významně (p = 4,99 x 10-8) nižší práh tepelné bolesti. Když byl gen TRPV1 vyřazen, nezměnil se, což znamená, že účinek je spojen specificky s těmito receptory. Podle testů s tmavo-světelnou komorou a různými bludišti neovlivnilo užívání kanabidiolu v těhotenství míru úzkosti, kompulzivity a prostorové paměti potomka. V experimentech s puzzle buňkami bylo zjištěno, že po takové expozici byly ženy, ale ne muži, pomalejší (p = 0,02) při řešení problémů, což je pravděpodobně způsobeno hyperaktivací 5-HT1A receptorů. Elektrofyziologická studie ve věku 14–21 dní ukázala, že takové samice měly zvýšený (p = 0,00007) akční potenciál práh spouštění (tj. sníženou excitabilitu) Kv7-pozitivních pyramidálních neuronů ve vrstvě 2/3 prefrontálního kortexu, což je zodpovědný za učení a výkonné funkce. Hustota, velikost a morfologie dendritických trnů těchto buněk nebyly ovlivněny, ale amplituda excitačních potenciálů způsobených aktivací glutamátových AMPA receptorů byla významně snížena (p = 0,0009). Žádné takové změny nebyly pozorovány u mužů. Zjištění naznačují, že každodenní podávání vysokých dávek kanabidiolu během posledních dvou trimestrů březosti u myší způsobuje změny neuronální fyziologie a neurovývoje u potomků, které se následně projevují jako poruchy senzoriky a chování, a tyto účinky závisí na pohlaví zvířat. . Autoři práce hodlají objasnit, jak je ovlivňuje dávka léku a jeho podávání v určitých obdobích těhotenství.