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塑料酶PETase将塑料消化的速度提高六倍

重新设计可食用塑料酶PETase的科学家现在已经创建了一种酶“鸡尾酒”,它可以将塑料消化的速度提高六倍。
 
在以塑料瓶为食的生活垃圾中发现的第二种酶已与PETase结合使用,以加速塑料分解。
塑料酶PETase将塑料消化的速度提高六倍
PETase将聚对苯二甲酸乙二酯(PET)分解回其组成部分,从而提供了无限回收塑料,减少塑料污染和推动气候变化的温室气体的机会。
 
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,在环境中分解需要数百年的时间,但是PETase可以将时间缩短为几天。
 
最初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,使PET分解的速度提高了约20%。
 
现在,同一个跨大西洋团队将PETase及其“伙伴”(称为MHETase的第二种酶)结合起来,产生了更大的改进:将PETase与MHETase混合在一起,可以使PET分解的速度提高一倍,并设计两种酶之间的连接创造一种“超级酶”,使这种活性再增加三倍。
 
该研究发表在《美国国家科学院院刊》上。
 
该团队由设计PETase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。在美国。
 
McGeehan教授说:“ Gregg和我正在谈论PETase如何侵蚀塑料表面,而MHETase则将事情进一步分解,因此,很自然地看到我们是否可以将它们一起使用,模仿自然发生的事情。
 
“我们的第一个实验表明它们确实确实可以更好地协同工作,因此我们决定尝试将它们物理连接起来,就像两个吃豆人用一根绳子连接起来一样。
 
“在大西洋两岸都进行了大量工作,但值得付出努力-我们很高兴地看到,我们的新嵌合酶的速度比自然进化出的独立酶快三倍,为进一步的改进。”
 
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,尽管仅PETase还不够快,不足以使其在商业上可行,从而能够处理掉在地球上乱抛垃圾的大量PET瓶。
 
将其与第二种酶结合在一起,并发现它们的协同作用甚至更快,这意味着朝着寻找塑料废物的解决方案迈出了另一次飞跃。
 
PETase和新组合的MHETase-PETase都可以通过消化PET塑料并将其恢复到原来的结构来工作。这样就可以无休止地制造和重复使用塑料,从而减少了我们对石油和天然气等化石资源的依赖。
 
麦基汉教授在牛津郡使用了同步加速器,该同步加速器使用比太阳强100亿倍的X射线强烈光束作为显微镜,足以观察单个原子。这使团队能够解决MHETase酶的3D结构,从而为他们提供分子蓝图,从而开始设计更快的酶系统。
 
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。这项研究是一项巨大的团队努力,涉及各个职业阶段的科学家。
 
朴茨茅斯大学CEI-NREL博士生的联合创始人Rosie Graham是最初级的作者之一:“我最喜欢的研究部分是想法的产生方式,无论是喝咖啡,乘火车上下班还是在大学走廊通过时,随时都可以。
 
“这是在英美合作中学习和发展的绝佳机会,甚至可以为利用酶处理污染最严重的塑料提供更多的故事。”
 
酶创新中心从自然环境中吸收酶,并利用合成生物学对其进行改造,以创造出用于工业的新酶。
 
文章来源:https://www.sciencedaily-.com/releases/2020/09/200928152913.htm
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