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2024-03-01
顆粒在線訊：近日，中國科學院微生物研究所吳邊研究團隊在《自然-通訊》（Nature Communications）上，發(fā)表了題為Computational redesign of a hydrolase for nearly complete PET depolymerization at industrially relevant high-solids loading的研究成果。該團隊利用人工智能輔助PET解聚酶重設(shè)計，在推動工業(yè)級廢棄PET塑料的完全解聚研究中取得進展。
近年來，酶促解聚回收PET已成為塑料循環(huán)經(jīng)濟中解決PET塑料污染危機的首要選擇。2020年，法國團隊利用生物酶法實現(xiàn)了工業(yè)規(guī)模下PET塑料90%的解聚回收。然而，高溫操作條件導致殘留的10% PET形成了不可降解的高結(jié)晶度廢物，阻礙了其在實際工業(yè)場景中的應用，成為塑料循環(huán)經(jīng)濟中的挑戰(zhàn)。
該團隊采用人工智能策略來重新設(shè)計PET水解酶，對來自細菌HR29的水解酶BhrPETase進行智能塑造。重設(shè)計的變體TurboPETase在8小時內(nèi)實現(xiàn)了高底物負載量PET廢棄物的完全解聚，且解聚效率超越目前國際報道的高效PET解聚酶，顯示出TurboPETase在PET廢棄物循環(huán)利用中的潛力。動力學和結(jié)構(gòu)分析表明解聚性能的改善可能歸功于更靈活的PET結(jié)合槽，凸顯了改善聚合物在特定攻擊位點的相互作用的重要性，為進一步促進其他聚酯類生物降解的工業(yè)化發(fā)展提供了新方案。
研究工作得到國家重點研發(fā)計劃、國家杰出青年科學基金以及中國科學院青年創(chuàng)新促進會等的支持。
使用蛋白質(zhì)語言模型對PET解聚酶進行重設(shè)計示意圖
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