マイクロプラスチックのバイオレメディエーションを強化するための光合成微生物の活用：包括的なレビュー

環境に入ると、プラスチックが誤って管理されたプラスチックは、物理化学的および/または生物学的プロセスを通じて劣化を受けます。このプロセスは、多くの場合、プラスチックの破片（<1 mm）の最も一般的な形態であるマイクロプラスチック（MP）の形成をもたらします。MPは、水生および地上の生態系に深刻な脅威をもたらし、効果的な修復のための革新的な戦略を必要とします。一部の光合成微生物はMPSを分解する可能性がありますが、包括的なレビューがありません。ここでは、プラスチックの生分解のための水と土壌環境における光栄養微生物の特定の役割を調べ、日光の下で多様なポリマーで持続的に成長する独自の能力に焦点を当てています。特に、これらの細胞は光とCO2を利用して、炭水化物、脂質、タンパク質などの貴重な化合物を生成し、多面的な環境効果を示しています。私たちは、MPSおよびナノ形成術（NPS）バイオレメディエーションの光合成微生物の利用を取り巻く重要な科学的質問に対処し、潜在的な効果のための潜在的な工学戦略について議論します。私たちのレビューは、微細藻類やシアノバクテリア代謝と組み合わせて、代替生体材料の重要性と、ポリエチレンテレフタレート（PET）ヒドロラーゼなどの酵素を発現する株の探求を強調しています。さらに、私たちは光触媒アプローチの有望な可能性を掘り下げ、日光の曝露によるプラスチックの破片の分解の結合を強調します。微細藻類菌コンソーシアムの統合は、MPSおよびNP汚染に対するバイオテクノロジー応用のために調査され、窒素、重金属、リン、炭素の吸収を通じて廃水処理における相乗効果効果を示します。結論として、このレビューは、プラスチックバイオレメディエーションのための光栄養細胞の使用に関する現在の研究状態の包括的な概要を提供します。これらの微生物のエンジニアリングに関する継続的な調査と、水生および陸生生態系におけるプラスチック汚染の世界的な問題に取り組むための革新的なアプローチの開発の必要性を強調しています。

Mismanaged plastics, upon entering the environment, undergo degradation through physicochemical and/or biological processes. This process often results in the formation of microplastics (MPs), the most prevalent form of plastic debris (<1 mm). MPs pose severe threats to aquatic and terrestrial ecosystems, necessitating innovative strategies for effective remediation. Some photosynthetic microorganisms can degrade MPs but there lacks a comprehensive review. Here we examine the specific role of photoautotrophic microorganisms in water and soil environments for the biodegradation of plastics, focussing on their unique ability to grow persistently on diverse polymers under sunlight. Notably, these cells utilise light and CO2 to produce valuable compounds such as carbohydrates, lipids, and proteins, showcasing their multifaceted environmental benefits. We address key scientific questions surrounding the utilisation of photosynthetic microorganisms for MPs and nanoplastics (NPs) bioremediation, discussing potential engineering strategies for enhanced efficacy. Our review highlights the significance of alternative biomaterials and the exploration of strains expressing enzymes, such as polyethylene terephthalate (PET) hydrolases, in conjunction with microalgal and/or cyanobacterial metabolisms. Furthermore, we delve into the promising potential of photo-biocatalytic approaches, emphasising the coupling of plastic debris degradation with sunlight exposure. The integration of microalgal-bacterial consortia is explored for biotechnological applications against MPs and NPs pollution, showcasing the synergistic effects in wastewater treatment through the absorption of nitrogen, heavy metals, phosphorous, and carbon. In conclusion, this review provides a comprehensive overview of the current state of research on the use of photoautotrophic cells for plastic bioremediation. It underscores the need for continued investigation into the engineering of these microorganisms and the development of innovative approaches to tackle the global issue of plastic pollution in aquatic and terrestrial ecosystems.