這項研究發表在《美國國家科學院院刊》(PNAS)上,由蒙大拿州立大學的Jen DuBois教授和樸茨茅斯大學的John McGeehan教授共同領導,他們在2018年領導了國際團隊,設計了一種可以分解PET塑料的天然酶。這些酶(PET酶和MHET酶)將PET聚合物分解成化學成分乙二醇(EG)和TPA。這項新研究描述了接下來的步驟,特別是管理TPA的步驟。
DuBois教授說:“雖然EG是一種有很多用途的化學品--例如,它是你放進汽車的防凍劑的一部分--但TPA在PET之外沒有很多用途,它也不是大多數細菌甚至可以消化的東西。然而,樸茨茅斯團隊發現,一種來自消耗PET的細菌的酶能像手套一樣識別TPA。我們在MSU的小組隨后證明,這種名為TPADO的酶可以分解TPA,而且幾乎只分解TPA,效率驚人。”
全球每年產生的塑料垃圾超過4億噸,其中絕大部分最終被填埋,研究人員希望這項工作將為改善細菌酶,如TPADO,打開大門。這將有助于解決塑料污染的挑戰,并開發能夠將廢棄塑料轉化為有價值產品的生物系統。
McGeehan教授是該大學的酶創新中心主任,他表示:“在過去的幾年里,酶的工程取得了令人難以置信的進展,可以將PET塑料分解成其組成成分。這項工作更進一步,研究了一個級聯中的第一種酶,該酶可以將這些構件分解成更簡單的分子。然后,這些分子可以被細菌利用來產生可持續的化學品和材料,從塑料廢物中制造出有價值的產品。”
“利用鉆石光源的強大X射線,我們能夠生成TPADO酶的詳細三維結構,揭示了它是如何進行這一關鍵反應的。這為研究人員提供了一個藍圖,以便對這種復雜的酶進行更快、更有效的工程設計。”
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