破解未解之谜！湖北大学研究成果再登世界顶级期刊！

5月20日

湖大生命科学学院

省部共建生物催化与酶工程

国家重点实验室

郭瑞庭教授团队

对PET降解酶研究的相关成果

发表在了Nature Catalysis

（《自然-催化》; IF: 30.471) 

5月21日，《中国科学报》头版头条

对此研究成果进行了报道

△论文《PET塑料降解酶的酶活力关键开关》

塑料废弃物

在生态系统中造成的污染

已成为不可忽视的问题

但塑料降解技术

却一直是世界性难题

而我校团队与中科院等团队

联合研发了一种快速创制安全

环保低能耗、可持续使用的

PET塑料降解酶技术

未来有望将PET完全降解

△PET塑料降解酶示意图

郭瑞庭教授研究团队一直从事

工业酶分子结构的研究

陈纯琪教授是团中的一员

两人进入湖大以来

他们与团队已经在

Nature Catalysis、ACS Catalysis、

Nature Communications

Nature Reviews Chemistry、ChemBioChem

等国际权威期刊上发表多项科研成果

自然界独一无二的PET降解酶

聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)，俗称涤纶，是生产与消耗量最多的塑料之一，大量运用在食品饮料包装和人造纤维制作，目前全球年产量已近七千万吨。发展温和绿色的生物降解法来处理PET废弃物，是人类社会寻求永续发展的重要方向。

PET为聚酯大分子，理论上有可能被降解酯键的酶所水解，然而大量的芳香环以及结构致密的结晶区，使得PET对于酶介导的作用有非常强的抗性，因此，寻找更为有效的PET降解酶是开发生物降解PET技术的核心。

△PET塑料单体、聚合体、产品，以及废弃物处理的主要手段

找到产生PET降解酶的关键

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里郭瑞庭教授与陈纯琪教授团队长期从事蛋白质结构与功能分析，于2017年首度在国际上报道了首个IsPETase的晶体结构与酶和底物类似物的复合体结构(Nature communications,2017,vol.8,p.2106)。

△郭瑞庭教授与陈纯琪教授

△PET降解酶结构特征

郭瑞庭教授团队多年来在这个领域持续进行深入研究，发现角质酶的底物结合区较为狭窄，比较适合作用在形状细长的角质，而不利于作用在构造较为宽大的PET上，详细介绍发表在2020年3月的Nature Reviews Chemistry封面文章中。

△2020年3月Nature Reviews Chemistry封面文章

创制多个新型的PET降解酶

根据这些结果可以推论，为了快速适应生存环境中堆积的大量PET废弃物，细菌在古老的角质酶中导入突变将之转变成了一个有效的PET降解酶，用以分解PET作为能量的来源。微生物在短时间内选择了突变角质酶来分解PET，显示这可能是产生一个PET降解酶快速有效的途径。这些结果为大自然应对并分解塑料的演化过程提出理论根据，也揭示了自然界在短时间演化出更多塑料降解酶机制的可能性。

此外，导入小二元体是创制更多性质优良PET降解酶的一个有效策略，团队已经利用这个方法获得了多个新型的PET降解酶，而这一系列的新酶将对发展生物降解塑料技术创造重要价值。

△实验室科研团队

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、戴隆海副教授、黄建文副教授为本文共同通讯作者，陈纯琪教授、中科院天津工业生物技术研究所韩旭高级工程师、湖北大学博士生李鲜为本文共同第一作者。

二十余年“钟情”于酶 积极探索未解之谜

郭教授研究酶结构与应用已超过 20 年

他对酶始终 “情有独钟”

硕士研究生时期

他开始对蛋白结构感兴趣

硕士毕业后

他进入了生物实验室设备及耗材公司工作

“尽管当时工资待遇不错，但我发现还是喜欢在实验室专注地做实验。即便是创造出‘微不足道’的科研成果，但在自已看来，那却感觉是‘重磅成果’。而且，作为全世界第一个知道该研究可能性的人，那种兴奋与喜悦的感觉无法用语言来形容。” 

△郭瑞庭教授

郭教授认为

作为优秀的科学家

必须有不畏艰难、坚持到底的精神

还要对失败保持好心态

正是从一次次的失败中总结经验

郭瑞庭和团队最终得到理想的结果

“一辈子很短，能始终坚持自己喜欢的科研方向，是初心，更是使命。除了做科研，为学生们传授专业知识，使他们对科研感兴趣、有创造性思维、将来做对国家社会有贡献的人。做好科研的‘引路人’，同样具有非凡的意义。”

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来源/科学网 中国科学报 

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编辑/记者团 张宇宁 田舒文

校对/记者团 钟雨晴

责任编辑/向正鹏 审核/宋韧

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