科技日报记者 陈曦

在众多塑料制品中
，生产和使用最多的是聚对苯二甲酸乙二酯（PET）塑料
，然而关于PET的降解和循环使用却是一个国际难题。克日湖北大学生命科学学院、省部共建生物催化与酶工程国家重点实验室郭瑞庭教授和陈纯琪教授团队在前期事情基础之上
，对PET水解酶机制举行了剖析及性能提升刷新
，使之具有高效水解功效。该研究效果2月15日以封面文章揭晓于国际学术期刊《美国化学学会-催化》上。

剖析结构
，助力PET水解酶刷新

塑料制品的泛起给人类的生涯带来了很大的便当
，人们在享受这一便当的同时
，也遭受着塑料污染对自然情形和人类康健的重大负面影响
，全天下都在想尽步伐解决塑料污染问题。

在所有塑料制品中
，PET塑料使用量重大
，目今最常用来举行PET的降解与循环再使用的要领需要加入有毒试剂
，这不但会造成二次污染
，并且降解产品很难循环再使用。

生长绿色温顺的PET水解酶
，并接纳水解产品用于PET再生
，一直是科研职员的目的之一。

“要使PET抵达最好的降解效果
，需要水解酶能够在PET玻璃态的温度规模内（65℃—70℃）或高于这个温度下举行反应。”陈纯琪体现
，若是能提高PET水解酶的耐热性
，一些PET塑料就能通过用酶洗濯实现接纳使用
，就像含酶的洗涤剂可以剖析脏衣服上的食物污渍一样。

陈纯琪注重到日本研究团队曾宣布了一个耐热角质酶ICCG
，它的最适反应温度抵达了65 ℃
，是已知PET水解酶中活力最高的。“ICCG为何差别于其他PET水解酶
，水解活力和耐热性都异常突出呢？若是能相识ICCG奇异的作用机制
，我们也有可能从中获得启发
，获得更具热稳固性的PET水解酶。”陈纯琪说。

郭瑞庭、陈纯琪一直深耕于PET水解酶领域
，2017年团队在国际上首次剖析了PET水解酶IsPETase的晶体结构
，随后在2021年又首次发明了影响IsPETase水解PET的要害二元体。

“我们充分运用了团队在结构生物学和理性设计及刷新方面的研究专长
，使用结构生物学的手段剖析了ICCG的失活突变体（S165A）与底物MHET的复合体结构。”郭瑞庭诠释道
，结构剖析发明
，MHET团结在酶外貌的活性凹槽内
，4个突变体中的2个位于MHET的团结位点周围
，其中G127位于酶的外貌
，与MHET团结的活性凹槽相近
，I243的保存扩大了底物团结通道
，这可能增添了PET的团结能力
，这个特征也展现了I234突变体可能具有更高的PET水解活性。”

内外兼顾
，实现PET高效水解

“有了复合体结构作为基础
，我们接下来的ICCG耐热性刷新就可以做到有的放矢。”陈纯琪诠释说
，“为了增添耐热性
，我们接纳内外兼顾的战略刷新ICCG
，即增添卵白质内部的疏水相互作用和增添卵白质外貌脯氨酸的亲水相互作用。我们共选择并构建了27个突变体
，其中有7个突变体在90℃时比ICCG具有更高的活性。”

团队进一步将这7个突变体组合突变
，筛选获得5个活性显着提升的三突变体。最后
，优中选优
，获得3种活性更高且变性温度比ICCG横跨3℃的突变体（RIP、KIP和KRP）。

为了进一步探索突变体热稳固性增添的分子机制
，结构生物学的手段被再次运用。效果显示
，突变划分在酶的外壳、中层、焦点爆发了稳固结构的效果
，“我们推测是这些个体效应叠加起来增进了卵白质整体的耐热性。”陈纯琪说。

本研究效果的获得
，越发清晰地叙述了PET水解酶的分子机制
，同时也证实晰增添耐热性对PET生物降解的主要性。为生长闭环式循环PET生物降解平台提供了一个新的思绪。