Development of a database of genes encoding enzymes for degradation of plastic polymers

Svet se že vrsto let bori proti veliki uporabi plastike in za trajnostno upravljanje z odpadki. Vse bolj vznika področje razgradnje plastike ob pomoči mikroorganizmov. V naši raziskavi smo želeli preko znanih proteinskih sekvenc, ki imajo eksperimentalno potrjeno vlogo v razgradnji plastike, iskati podobne encime. Kljub nestandardiziranemu poročanju raziskovalnih skupin na področju razgrajevanja plastike, smo uspešno pregledali več kot 400 znanstvenih člankov in zbrali podatke o 516 edinstvenih mikroorganizmih, ki so bili predmet raziskav o razgradnji plastike. Podatkovna zbirka vsebuje podatke o razgradnji 14 polimerov. Z uporabo analiz MAFFT in CD-HIT smo identificirali 385 skupin, iz katerih smo izbrali 11 gruč z največjim številom encimskih sekvenc za nadaljnje raziskave. Iz vsake skupine smo izbrali tri taksonomsko raznolike organizme. Za nadaljnjo analizo smo uporabili proteinske sekvence FASTA, ki so nam služile kot osnova za identifikacijo potencialnih kandidatnih organizmov, sposobnih razgraditi plastične polimere. Opazili smo izrazito prevlado hidrolaz. Za vsako skupino smo sestavili filogenetska drevesa, ki so vodila nadaljnje analize, namenjene identifikaciji novih mikroorganizmov morda zanimivih za biološko razgradnjo plastike. Poleg tega smo izvedli analizo encimskih domen z uporabo InterProScan in HMMER 3.4. Nazadnje smo začetne mikroorganizme razvrstili v podatkovno zbirko, v kateri smo identificirali 598 organizmov. Razvrstili smo jih po lestvici od 1 (najmanj zanesljivo) do 3 (najbolj zanesljivo), glede na stopnjo zaupanja, s katero lahko trdimo, da je določeno proteinsko zaporedje povezano z razgradnjo plastike. Podatkovno zbirko smo nato objavili na spletnem portalu GitHub na (https://github.com/SergejB-BF/plasticdegrading-enzymes-database).