可视化细菌酶对PET的降解

PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)的刚性、透明度和硬度使其成为制造塑料瓶、包装和其他一次性产品的最有价值的塑料之一。然而，这些特性使其在环境中具有高度持久性，以至于塑料PET瓶可能需要数百年才能在海洋中降解。

在分子水平上，PET和所有塑料都具有由数以万计的称为单体的小亚基重复组成的聚合物结构。在过去的几十年中，人们一直认为一种称为聚酯水解酶(或PETases)的细菌酶降解PET是充满希望的，因为它被认为是回收塑料废物和回收原始单体的潜在环保方法，从而实现有效的循环材料经济循环。

现在，由海洋科学研究所(ICM-CSIC)和莱比锡大学(德国)领导的一项新研究揭示了这些酶在分子水平上降解PET过程的细节。

“我们的工作成果对行业非常有用，因为这是我们第一次'看到'这个过程的电影。此外，它们为设计能够高效地将塑料分解成原始可溶性成分的新酶铺平了道路，“该研究的主要作者Francesco Colizzi解释说。

在她这边，工作合著者之一Ania Di Pede-Mattatelli补充说：“这些酶也可以用于处理PET微塑料，这些微绒纺织品最终进入污水处理厂，从而有助于保护海洋环境。

实验和 3D 模拟

为了揭示PET在原子水平上生物催化降解的固有机制，这项工作的作者最近发表在ACS催化杂志上，设计了一种玻璃基质，该基质稳定了酶促反应中间体，并允许通过磁共振波谱的特定实验实时检测它们。然后，使用超级计算机上的分子计算，他们能够解释光谱数据并生成PET降解酶促过程的详细3D分子模型。

到目前为止，PET如何与这些酶结合和相互作用一直是深入研究的主题，并提出了有争议的假设。例如，大部分PET与酶的同时结合被认为是酶将塑料聚合物分解成其原始成分所必需的。

相反，这项工作表明，仅2个PET亚基的相互作用就足以使酶切割聚合物。最后，研究表明，酶可以在PET链上“行走”或滑动，从一个切口移动到另一个切口。

“了解PET如何与酶相互作用对于指导新的改进回收系统的设计非常重要。最后，大自然本身为我们提供了减少塑料污染的起始材料，但我们必须适当地使用它们，“Colizzi总结道。

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