חיידקים המייצרים פרצטמול מפסולת פלסטיק

 

פרצטמול (Paracetamol), הידוע גם בשם אצטאמינופן (Acetaminophen), הוא החומר הפעיל במשככי כאבים ובמורידי טמפרטורה נפוצים כמו אקמול, פראמול, דקסמול, טיילנול ואחרים.  השם הכימי של  המולקולה הוא פארא-אצטיל אמינופנול (Para-acetyl aminophenol). 

גבישי פרצטמול מבעד למיקרוסקופ
המקור: Alexander Klepnev, Wikimedia Commons

התרופה יוצרה במחצית השנייה של המאה ה-19 במקביל על ידי שני הכימאים, צ'רלס פרידריך גרהרדט (Gerhardt) - ב-1852, והרנון נורתרופ מורס (Morse) ב-1878. הפרצטמול נמצאת בשימוש מסחרי מאז 1955, ומיוצרת באופן סינתטי מחומרי המוצא פנול (phenol) או ניטרובנזן (Nitrobenzene) - שמקורם העיקרי, בנפט. 

סטפן וואלאס (Wallace), ביולוג סינתטי מאוניברסיטת אדינבורו שבסקוטלנד, הינדס חיידקי Escherichia coli כך שייצרו את הפרצטמול, כשחומר המוצא המסופק להם הוא לא נפט, אלא פסולת של אחד מסוגי הפלסטיק הנפוצים (PET - polyethylene terephthalate)... בכך הוא השיג שני דברים: גם נחסך השימוש בנפט כחומר גלם, וגם ממוחזרת פסולת הפלסטיק. 

וואלאס ועמיתיו נטרלו בחיידקי ה-E. coli את המסלול הקיים בהם שבו מיוצר החומר המוכר לנו בשם PABA - ParaAminoBenzoic acid. זה חומר חשוב במטבוליזם של החומצה הפולית החיונית מאד לחיידקים (וגם לנו) ויש תרופות (סולפות למיניהן) שדומות ל-PABA שפוגעות בחיידקים על-ידי עיכוב תחרותי ובכך מונעות את ייצור החומצה הפולית ואת שגשוג החיידקים.  

PABA דומה מאד לחומר ביניים בתהליך ייצור הפרצטמול - para-aminophenol. ההבדל ביניהם הוא בקבוצה קרבוקסילית (ב-PABA - NH₂–C₆H₄–COOH) לעומת קבוצה הידרוקסילית ב-פארא אמינופנול - NH₂–C₆H₄–OH) ודרושה פעילות אנזימתית - כדי להגיע מ-PABA ל-para-aminophenol  ואנזים נוסף, שיהפוך את ה-para-aminophenol לפרצטמול. 

 

החוקרים הכניסו לחיידקים מסלול אלטרנטיבי לייצור ה-PABA - שמתחיל מה-PET (פסולת הפלסטיק) ובעזרת תגובה כימית מעניינת (Lossen rearrangement - שלא נפרט עליה כאן).  בנוסף,  הם החדירו לחיידקים שני אנזימים שייצרו מה-PABA את הפרצטמול. האנזים הראשון מקורו מהפטריה Agaricus bisporus ומכונה ABH60, והוא מתמיר את ה-PABA לפארא-אמינופנול.  האנזים השני, שמקורו בחיידק Pseudomonas aeruginosa ומכונה PANAT, ממתמיר את הפארא-אמינופנול לפרצטמול. 

תרשים המתאר בקיצור את הכימיה של התהליך.  
מהמאמר 

ייקח עוד זמן עד שהפרצטמול  החיידקי יגיע לשימוש מסחרי,  אבל זו בהחלט פריצת דרך ביוטכנולוגית  שבוודאי נשמע עליה בהמשך. 

לקריאה נוספת

המאמר - מ-Nature Chemisry - יוני 2025

A biocompatible Lossen rearrangement in Escherichia coli.