设计一种塑料食用酶

科学家已经设计出一种酶，可以消化我们最常见的污染性塑料，为世界上最大的环境问题之一提供潜在的解决方案。

这一发现可能导致数百万吨塑料瓶的回收解决方案，这些塑料瓶由聚对苯二甲酸乙二醇酯或PET制成，目前在环境中存在数百年。

该研究由朴茨茅斯大学和美国能源部国家可再生能源实验室(NREL)的团队领导，并在美国国家科学院院刊(PNAS)上发表。

朴茨茅斯大学的John McGeehan教授和NREL的Gregg Beckham博士解决了PETase的晶体结构 - 一种最近发现的消化PET的酶，并使用这种3D信息来了解它是如何工作的。在这项研究中，他们无意中设计了一种酶，这种酶在降解塑料方面比在自然界中进化的更好。

研究人员正在努力进一步改进酶，使其在工业上用于在很短的时间内分解塑料。

朴茨茅斯生物科学学院生物与生物医学科学研究所所长McGeehan教授说：“很少有人能够预测，自20世纪60年代塑料开始流行以来，大型塑料废弃物会漂浮在海洋中，或被冲刷掉在世界各地原始的海滩上。

“我们都可以在处理塑料问题方面发挥重要作用，但最终创造这些'奇迹材料'的科学界现在必须使用他们掌握的所有技术来开发真正的解决方案。”

当他们研究一种天然酶的结构时，研究人员取得了突破，这种天然酶被认为是在日本的废物回收中心进化而来，允许细菌降解塑料作为食物来源。

PET在20世纪40年代作为塑料获得专利，在自然界中已经存在很长时间，因此该团队着手确定酶是如何进化的，以及是否有可能改善它。

目标是确定其结构，但他们最终更进一步，并意外地设计了一种更好的分解PET塑料的酶。

“意外发现往往在基础科学研究中发挥重要作用，我们的发现也不例外，”McGeehan教授说。

“尽管改善程度不大，但这一意料之外的发现表明，仍有进一步改善这些酶的空间，使我们更接近于不断增长的废弃塑料山的回收解决方案。”

研究团队现在可以应用蛋白质工程和进化的工具来继续改进它。

朴茨茅斯大学和NREL与英国钻石光源的科学家合作，这是一个同步加速器，它使用比太阳亮100亿倍的强烈X射线束作为足以看到单个原子的显微镜。

使用他们最新的实验室，beamline I23，精细细节生成了PETase酶的超高分辨率3D模型。

McGeehan教授说：“钻石光源最近创造了世界上最先进的X射线光束线之一，并且可以使用这个设施让我们看到PETase的三维原子结构，令人难以置信的细节。能够看到这种生物催化剂的内部运作为我们提供了设计更快，更有效的酶的蓝图。“

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