パーフルオロアルキル化合物およびポリフルオロアルキル化合物 (PFAS) は、調理器具、アウトドア用衣類、その他多くの用途分野の非粘着剤および防水剤として機能します。問題: この化合物はほとんど破壊できないと考えられているため、環境や食べ物に蓄積し、私たちの健康に害を及ぼします。研究は現在、解決策を示唆しています。いわゆる酢酸菌は、非常に安定した化合物の一部を分解することができ、したがって特定の PFAS の分解に寄与します。
PFAS が 1940 年代に登場したとき、汚れや湿気を簡単に落とし、耐久性があり、耐火性があるため、PFAS は奇跡の素材と考えられていました。現在、それらは焦げ付き防止鍋からレインコート、食品包装、防水化粧品、消火剤に至るまで、数多くの日用品に使用されています。しかし、処分は面倒です。 PFAS の優れた特性は主に、従来の物理的、化学的、または生物学的プロセスではほとんど分解できない極めて安定した炭素 – フッ素結合によるものです。このようにして、いわゆる「永久化学物質」が環境中に蓄積し、食べ物、飲み水、呼吸する空気を通じて私たちの体に侵入するのです。化合物の中には有毒であることが知られているものもあれば、発がん性がある可能性があると考えられているものもあります。
安定した債券への攻撃
カリフォルニア大学リバーサイド校のYaochun Yu氏率いるチームは、PFASの少なくとも特定の炭素-フッ素結合を切断できる細菌のグループを特定した。これらはいわゆる酢酸菌であり、世界中の廃水中に存在します。 「これは、PFAS 構造を還元的に脱フッ素化できる細菌の最初の発見です」と、Yu 氏の同僚である Yujie Men 氏は言う。これまでにも、特定の微生物群が炭素とフッ素の結合を攻撃するという兆候はあったが、その原因となる微生物は依然として微生物だった。未知。
したがって、Yu氏のチームは、問題の異なる細菌種を別々に培養し、PFASを分解する能力をテストした。このスクリーニングを通じて、研究者らは、Acetobacterium bakiiと呼ばれる細菌が、実験に使用されたPFAS化合物を3週間以内に生分解することを発見した。さらなる実験により、この細菌は、炭素 – フッ素結合の 1 つが炭素 – 炭素二重結合の隣にある限り、他の種類の PFAS も分解することが示されました。他の種類の酢酸菌も、分解されたフッ素イオンを内部から除去する機能的な輸送システムを持っていれば、これが可能でした。
関与する酵素が特定された
次のステップで、研究者らは酢酸菌が炭素とフッ素の結合を分解するために使用する酵素を探した。実際、彼らは、対応する化学反応を触媒する酵素複合体を発見しました。自然界では、このタイプの酵素は、とりわけ植物成分のカフェ酸塩を分解する働きがあります。それらは酢酸菌だけでなく、例えばある種のクロストリジウム菌にもよく見られます。
関与する酵素の発見により、それらをバイオテクノロジー的に改良する可能性も開かれます。 「メカニズムを理解すれば、同定された分子の特徴に基づいて類似の酵素を見つけ出し、より効果的な酵素を選択できる可能性があります。さらに、メカニズムの理解に基づいて新しい酵素を設計したり、既知の酵素を改変したりすることができます。」とメン氏は言います。 「私たちはそれをより効率的にし、より広範囲のPFAS分子を扱うことができるでしょう。」 このようにして、生物学的アプローチは、コスト効率が高く環境に優しい方法でPFASを破壊するための現在の物理的および化学的方法を補完する可能性があります。
出典: Yaochun Yu (カリフォルニア大学リバーサイド校、米国) 他、Science Advances、 doi: 10.1126/sciadv.ado2957
