最新进展！会"吃"塑料的酶新突破！"超级酶"可将塑料自然分解速度提高6倍

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“吃”塑料的酶

新材料研习社原创报道，PET是最常见的热塑性塑料，用于制造一次性饮料瓶，衣物和地毯，正常情况下PET在环境中自然分解需要数百年的时间，但是PETase可以将降解所需的时间缩短为仅仅几天。

PETase酶能够将聚对苯二甲酸乙二酯（PET）分解回组成其多聚物的单体，从而创造无限回收塑料的可能，同时可以减少塑料污染并减少温室气体的排放。

在两个月前，生物降解材料研究院对其进行过报道，详细可见今日另外一条<补充阅读>的推送文章哦！

图1. 该团队早些发现的可以分解塑料的PETase酶

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研究团队再创成果

先前设计可食用塑料酶PETase的科学家现在已经创造了一种全新的“组合”酶，该酶可以将塑料自然分解的速度提高六倍。

同一个研究团队将PETase及其“伙伴”（一种被称为MHETase的第二种酶）结合起来，产生了更强大的效果：将PETase与MHETase简单混合即可使PET分解的速度提高一倍，如果进一步设计两种酶之间的连接，创造一种“超级酶”，将可以使这种酶的活性再增加三倍。

该研究发表在《Proceedings of the National Academy of Sciences.》（《美国国家科学院院刊》）上。

图2. 科学家将两种酶连接起来制造的MHETase-PETase酶

最初PETase酶的发现为塑料回收利用带来了革命性的前景，创造了潜在的低能耗解决方案来处理塑料废物。该团队在实验室中设计出了天然的PETase酶，可以使PET分解速度加快约20％。

该团队由先前发现并并设计PETase酶的科学家，朴次茅斯大学酶创新中心（CEI）主任John McGeehan教授和国家可再生能源实验室（NREL）资深研究员Gregg Beckham博士共同领导 。

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新型“超级”酶的强大功能

McGeehan教授说：“ Gregg和我正在谈论PETase酶侵蚀塑料表面的具体机理，而MHETase酶则将物质进一步分解，因此，我们很自然地想到我们是否可以将它们一起应用于塑料的降解，就像在自然界中发生的一样。

“我们的第一个实验表明它们确实确实可以更好地进行协同工作，因此我们决定尝试将两种酶物理连接起来，就像两个吃豆人用一根绳子连接起来一样。

图3. 连接两种酶的“桥梁”

“我们的团队在大西洋两岸都进行了大量工作，但是这份结果值得我们付出努力。我们很高兴地看到，我们的新嵌合酶比自然中的独立酶快三倍，为进一步开发和改进开辟了新途径。”

最初的PETase酶发现预示着人们将对解决全球塑料污染问题的解决方案抱有第一个希望，但是仅仅靠PETase来分解塑料还不够快。PETase酶的分解速率不足以使其得到商业化应用来处理掉在地球上的大量PET塑料废物。

研究团队将其与第二种酶结合在一起，并发现它们之间产生的协同作用使塑料分解的速率变得甚至更快。这意味着朝着寻找塑料废料的解决方案迈出了另一次飞跃。

PETase酶和新组合的MHETase-PETase酶都是通过消化PET塑料并将其恢复到原来的结构来工作。若是该技术能够得到应用，我们可以无限期地制造和重复使用塑料，进一步减少了我们对石油和天然气等化石资源的依赖。

McGeehan教授使用了同步加速器，该同步器使用比太阳强100亿倍的X射线强烈的X射线作为显微镜，足以观察单个原子。这使研究小组能够观察MHETase酶的3-D结构，从而为研究提供分子蓝图，从而开始设计全新的酶结构。

这项新研究结合了结构，计算，生化和生物信息学方法，以揭示对其结构及其功能的分子认识。该研究是一个巨大的团队努力，涉及到了各个职业阶段的科学家。

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