顆粒在線(xiàn)訊：聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）塑料具有成本低、便攜、穩(wěn)定、氣密性好、透明度高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于紡織行業(yè)、家用電器及食品包裝等領(lǐng)域，但在自然界中難以解聚，造成了比較嚴(yán)重的環(huán)境污染。目前，廢棄塑料的有效回收與再利用已成為全球性的研究熱點(diǎn)。PET的酶促解聚為廢棄塑料的回收利用提供了綠色途徑。IsPETase是近年來(lái)報(bào)道在常溫下對(duì)PET水解活性最高的酶，但穩(wěn)定性較差，引起國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。基于IsPETase晶體結(jié)構(gòu)的（半）理性改造已獲得一系列催化性能提升的突變體。定向進(jìn)化是提高IsPETase催化性能的有效方法之一，可以挖掘出遠(yuǎn)離活性位點(diǎn)的潛在有益突變位點(diǎn)，但I(xiàn)sPETase缺乏高效靈敏的高通量篩選方法。 

　　針對(duì)上述PET水解酶定向進(jìn)化缺乏高通量篩選方法的技術(shù)瓶頸，中國(guó)科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所研究員朱蕾蕾帶領(lǐng)的蛋白質(zhì)定向進(jìn)化研究團(tuán)隊(duì)與南京中醫(yī)藥大學(xué)教授劉海峰合作，首次發(fā)展了以PET結(jié)構(gòu)類(lèi)似物為底物，基于熒光檢測(cè)的PETase水解活性微孔板篩選方法。科研人員巧妙地設(shè)計(jì)了一種新型化合物BHET-OH（PET寡聚物BHET的衍生物）。該化合物被PETase水解后可以生成帶有熒光信號(hào)的產(chǎn)物TPA-OH，對(duì)反應(yīng)體系的連續(xù)熒光檢測(cè)可以快速測(cè)定PETase的水解活性。該熒光法適用于其他PET水解酶。研究基于建立的篩選方法，對(duì)PETase進(jìn)行多輪定向進(jìn)化，進(jìn)而Tm值提高了23.3°C，收獲了對(duì)無(wú)定型PET膜的水解活力大幅提高的最佳突變體DepoPETase。DepoPETase在中溫下實(shí)現(xiàn)了多種PET廢棄包裝的完全解聚，同時(shí)其水解活性與穩(wěn)定性通過(guò)了3L發(fā)酵罐中19.1 g PET廢棄包裝完全解聚的升級(jí)放大實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證。研究通過(guò)分子動(dòng)力學(xué)模擬闡釋了該酶的催化性能提升的機(jī)理，發(fā)現(xiàn)DepoPETase的有益突變主要是通過(guò)疏水作用、鹽橋、氫鍵等相互作用，增強(qiáng)催化三聯(lián)體附近的6個(gè)loop的網(wǎng)絡(luò)相互作用，進(jìn)而將穩(wěn)定效應(yīng)傳遞到活性中心，從而提高該酶的催化性能。該工作通過(guò)定向進(jìn)化技術(shù)和新穎的高通量篩選方法提高了IsPETase的PET水解活性和熱穩(wěn)定性，為PET水解酶的分子改造提供了新思路和新方法，并為PET的酶降解循環(huán)利用提供了高效的酶催化劑。 

　　近日，相關(guān)研究成果發(fā)表在《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》上。研究工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、天津市合成生物技術(shù)創(chuàng)新能力提升行動(dòng)、中科院STS項(xiàng)目的支持。 

基于熒光篩選方法的PET的定向進(jìn)化研究成果

來(lái)源：天津工業(yè)生物技術(shù)研究所