中科院开发TurboPETase酶，8小时完全解聚PET塑料

中科院开发TurboPETase酶，8小时完全解聚PET塑料

近日，中国科学院微生物研究所吴边研究团队在《自然-通讯》杂志上发表了一项重要研究成果。他们通过人工智能辅助PET解聚酶重设计，成功开发出一种名为TurboPETase的新酶，能够在8小时内实现高底物负载量PET废弃物的完全解聚。这一突破有望彻底改变PET塑料的循环利用技术，推动塑料循环经济的发展。

聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）是一种常见的热塑性聚酯，广泛应用于纤维、瓶类、薄膜、电子电器等领域。然而，随着PET塑料的大量使用，其废弃物对环境造成了日益严重的污染。据统计，全球每年约有800万吨塑料垃圾流入海洋，其中PET塑料占相当大的比例。这些塑料垃圾在自然环境中难以降解，对生态系统和生物链构成严重威胁。

近年来，酶促解聚回收PET已成为塑料循环经济中解决PET塑料污染危机的首要选择。2020年，法国团队利用生物酶法实现了工业规模下PET塑料90%的解聚回收。然而，高温操作条件导致残留的10% PET形成了不可降解的高结晶度废物，阻碍了其在实际工业场景中的应用，成为塑料循环经济中的巨大挑战。

针对这一难题，吴边研究团队采用人工智能策略来重新设计PET水解酶。他们以细菌HR29的水解酶BhrPETase为模板，通过蛋白质语言模型进行智能塑造。经过优化设计，他们成功开发出TurboPETase酶。这种新型酶在8小时内实现了高底物负载量（200 g kg-1）PET废弃物的完全解聚，解聚效率显著超越目前国际报道的高效PET解聚酶。

动力学和结构分析表明，TurboPETase酶的解聚性能改善可能归功于更灵活的PET结合槽。这一设计优化了聚合物在特定攻击位点的相互作用，从而提高了酶的催化效率。这一突破不仅解决了传统方法的高温操作问题，还显著提高了PET塑料的解聚效率，展示了巨大的工业应用潜力。

TurboPETase酶的开发为塑料循环经济带来了新的希望。与传统高温解聚方法相比，这种低温高效酶解技术具有显著优势。它不仅避免了高温操作导致的高结晶度废物问题，还大大降低了能耗和生产成本。此外，TurboPETase酶的高效率和完全解聚能力使其在处理大规模PET废弃物时更具竞争力。

这一突破性研究为塑料回收产业提供了新的技术选择。通过使用TurboPETase酶，回收企业可以更高效、更环保地处理PET废弃物，生产出高质量的再生原料。这不仅有助于减少环境污染，还能推动塑料循环经济的发展，实现资源的可持续利用。

吴边研究团队的这一成果具有重要的环境意义。随着全球对塑料污染问题的关注日益增加，开发高效、环保的塑料降解技术已成为当务之急。TurboPETase酶的出现为解决这一全球性难题提供了新的解决方案。通过促进PET塑料的循环利用，这项技术有助于减少塑料垃圾的产生，降低对环境的影响。

此外，这一突破还展示了人工智能在生物技术领域的巨大潜力。通过将AI技术应用于酶的设计和优化，研究人员能够开发出性能更优异的生物催化剂。这种跨学科的创新方法为解决复杂环境问题提供了新的思路和工具。

中国科学院微生物研究所吴边研究团队的这一研究成果得到了国家重点研发计划、国家杰出青年科学基金和中国科学院青年创新促进会等项目的大力支持。这一突破不仅展示了我国在生物技术和环境保护领域的创新能力，也为全球塑料污染治理贡献了中国智慧和解决方案。