日本產業技術綜合研究所生物程序研究部門微生物生態工學研究團隊的研究員黑田恭平、研究組長成廣隆和主任研究員Masaru K. Nobu等人組成的研究團隊宣佈，發現了螺旋體門的微生物羣，可在無氧環境下降解PET瓶等使用的聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）的單體材料「對苯二甲酸二（2-羥乙基）酯」（BHET）以及作爲PET原料的「對苯二甲酸二甲酯」（DMT）。研究團隊透過類比厭氧環境富集培養參與降解的微生物羣並測量代謝產物應答，BHET和DMT被微生物降解。另外還確定這種屬於螺旋體門的微生物參與了降解。該成果將有助於明確擴散在自然界中的各種塑膠的動態，並開發出處理方法。相關内容已經發布在國際學術期刊《Chemical Engineering Journal》7月5日號上。
PET相關物質的厭氧降解研究概要（供圖：產業技術綜合研究所）
PET是用於PET瓶等的塑膠材料之一，它在自然界中的擴散以及微細化所形成的微塑膠對人類和生物產生的影響令人擔憂。塑膠會被紫外線和微生物降解，但大部分研究都是關於棲息于海洋表層的好氧菌降解的，厭氧環境中的降解一直不清楚。
研究團隊此前利用從製造PET瓶原料時的廢水處理槽中獲得的復合微生物樣本（污泥：微生物羣），成功構建了可以有效降解芳香族化合物（包含難以淨化連串裝置的DMT）的實驗室規模反應器。
此次針對BHET和降解機制不明的DMT，將這種含降解微生物的復合微生物樣本放入類比厭氧環境的培養瓶中，添加BHET和DMT作爲基質進行了富集培養，然後用質子-核磁共振裝置評估了降解產物。
結果顯示，BHET降解出了對苯二甲酸單羥乙酯（BHET）和對苯二甲酸（TA），DMT降解出了對苯二甲酸單甲酯（MMT）和TA。這表明，即使在厭氧環境下，BHET和DMT也會被微生物降解。
另外，研究團隊用顯微鏡觀察添加的BHET和DMT的晶體周邊，發現了獨特性附着在晶體上的螺旋狀微生物。
爲明確降解機制，研究團隊對培養物中所含的復合微生物羣實施了鳥槍法宏基因體分析，應答了參與BHET和DMT降解的新型酶的存在。這種酶由具有螺旋形狀的螺旋體門微生物編碼，因此得出結論認爲，螺旋體門的這種微生物降解了BHET和DMT。
此外研究團隊還推測，復合微生物樣本中屬於厚壁菌門的系統學新微生物具有把在BHET降解程序中產生的乙二醇分解爲乙酸的代謝途徑。同時還發現，產甲烷菌（古菌）透過DMT降解程序中產生的甲醇生成了甲烷。
黑田研究員表示：「此次的研究物件是PET原料和增殖速度相對較快的微生物，今後還將改變條件，研究增殖速度較慢的微生物及其對PET的降解反應。另外，透過對此次發現的酶進行異源表達，還打算在酶水平上實施反應試驗。透過進一步瞭解降解機制，還將明確這些厭氧微生物是如何獲得這種能力的，有助於開發爲降解環境中的微塑膠做貢獻的技術。」
原文：科學新聞
翻譯編輯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：Chemical Engineering Journal
論文：Elucidation of the biodegradation pathways of bis(2-hydroxyethyl) terephthalate and dimethyl terephthalate under anaerobic conditions revealed by enrichment culture and microbiome analysis
DOI：doi.org/10.1016/j.cej.2022.137916
