可降解塑料的新进展哦：塑料瓶可以真正循环利用啦
塑料垃圾是一个重大的环境问题，每年约有2亿吨塑料垃圾堆积在垃圾填埋场或自然环境中。
造成这一问题的一个重要因素是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，它被广泛用于制造塑料瓶，不容易回收。
‘A huge step forward.’ Mutant enzyme could vastly improve recycling of plastic bottles
By Robert F. Service Apr. 8, 2020 , 5:45 PM
在本周Science报道中，Alain Marty和他的同事报告说，他们已经设计了一种酶，这种酶在小规模试验中可以有效地将PET分解成它的单体成分。10小时后，该团队的PET水解酶可以使PET解聚至少90%。
更重要的是，得到的纯化单体与从石化原料中新生成的单体具有相同的性质，因此可以重复使用来制造瓶子，从而更接近于基于PET的循环经济理念。
“这是向前迈出的一大步，”朴茨茅斯大学(University of Portsmouth)酶创新中心(center for enzyme innovation)主任约翰·麦基恩(John McGeehan)说，他没有参与这项工作。
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是世界上最常用的塑料之一，每年生产约7000万吨。PET瓶已经在很多地方被回收了。但目前的方法存在问题。首先，回收公司通常会把各种不同颜色的塑料混合在一起。然后，他们用高温熔化这些材料，生产出一种灰色或黑色的塑料原料，很少有公司愿意用它来包装他们的产品。
Science 报道：一种工程酶可以使回收塑料瓶变得更容易，并将它们从垃圾填埋场清除
Nature 2020年4月9日报道
Science ：一种工程酶可以使回收塑料瓶变得更容易，并将它们从垃圾填埋场清除
另外：
早在2018年2月，中国科学院天津工业生物技术所研究员郭瑞庭团队利用X光晶体学技术，成功解析了新型PET水解酶的高分辨率结构，首次获得PET水解酶与其底物类似物的复合体结构，这些结果对了解PET水解酶如何识别底物具有非常重要的意义。相关成果发表在《自然—通讯》上。塑料制品在给人们生活带来便利的同时也造成白色污染。其中聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）塑料占全球聚合物总量的18%，是白色污染的重要来源。
该研究获得国家自然科学基金、中科院创新交叉团队、中科院青年创新促进会等项目的支持。相关成果发表在Nature Communications 杂志上。Chemistry Views 第一时间以“Enzyme Breaks Down Plastics”为标题对该研究进行了推荐报道。
天津：新型 PET 水解酶的整体结构
天津：W156 侧链的不同构型
天津：PET 水解酶可能的催化机理
研究人员从整体蛋白质结构比对发现，PET水解酶与其他PET分解酶非常相像，只有活性区的两个结构特征不同。其中，PET水解酶多出了一对二硫键，对于稳定活性中心催化三联体的结构至关重要，突变之后酶活大幅降低。另一个是氨基酸W156，当底物结合上去之后W156才被固定在了某个方向，并为底物的结合提供重要的作用力。
该研究成果有助于深入理解PET水解酶的分子作用基础，加快降解PET新酶的开发与利用。
长期以来，科学界一直在努力寻找有效的 PET 塑料生物降解方法。而早前日本的研究团队（Yoshida, S. et al. Science 351, 1196–1199 , 2016）报道了一种可以“吃塑料”的神奇细菌—— Ideonella sakaiensis。这种细菌能够附着在 PET 塑料的表面，并分泌一种新型的 PET 水解酶，从而将 PET 降解成小片段，随后再将降解后的产物转运入体内进行进一步“消化”。最终 PET 被转化为乙二醇和对苯二甲酸这两种结构相对简单的有机物。该新型 PET 水解酶的酶活力及底物特异性远高于此前报导过的 PET 酶，对于阐明 PET 水解酶的降解机理，对理解 PET 塑料的降解过程及实现 PET 水解酶的工业化应用均具有重要意义。
日本：20016年发表于Science 的吃塑胶的细菌及反应机理
据专业人士解读天津的成果。从整体的蛋白质结构比对看来，PET水解酶与先前报导的其他PET分解酶非常相像，唯有活性区的两个结构特征不同。第一，PET水解酶比其他酶种多出了一对二硫键，这对二硫键对于稳定活性中心催化三元体的结构至关重要，突变之后酶活大幅降低。第二，底物结合区的一个胺基酸W156侧链具有不同构型，当底物结合上去之后W156才被固定在了某个方向（此称为B-构型），并为底物的结合提供重要的作用力。有趣的是，这个W156位点在所有的PET分解酶当中都是保守的。但在其他活力较低的酶里面W156采用的是C构型，而这种C构型并不利于底物结合。更进一步分析PET水解酶中W156摆动的原因，发现其邻近的S185位点在其他的酶当中都是组胺酸，组胺酸与W156之间的堆叠作用力将W156的侧链固定在了C构型，如果将PET水解酶的S185突变成为组胺酸，PET的水解效率则显著降低。这些结果不但对于PET水解酶的研究有重要指导意义，对于酶学的研究也有重要提示，即氨基酸在不同的构型下可能展现不同功能，活性区以外的氨基酸也会影响到底物结合以及酶的活力，而解析高分辨率的蛋白质晶体结构对于这些深入的机理研究是不可或缺的。
期待这样的成果能够快速转化，减轻我们的白色污染，尤其是海洋污染。
2018年《国家地理》（National Geographic）重点报道了这方面的内容，引发强烈反响。这期该杂志一改以往记录美好自然的风格，将塑料污染以一种冰冷震撼的方式展示给了人们。请看其封面图：海面上乍看似“冰山一角”，但海水中被掩盖着的却是一个白色塑料袋。封面左下角写着：“每年，180亿磅（约800万吨）塑料被投入海洋，而这只是冰山一角。”。除了这张封面，《国家地理》的摄影师还用镜头记录了他们眼里的“塑料危机”，一张张触目惊心的图片，彰显出“白色污染”殃及海洋生态的严重性。
每年，180亿磅（约800万吨）塑料被投入海洋，而这只是冰山一角。