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形似“吃豆人”!科学家发明新型聚合酶 降解废塑料仅需数日

2020-09-29 11:50 前瞻网   

 

形似“吃豆人”!科学家发明新型聚合酶 降解废塑料仅需数日

科学家们受到吃豆人的启发,发明了一种吃塑料的“鸡尾酒”,这可能有助于消除塑料垃圾。

它由两种酶组成——PETase和MHETase——由一种名为Ideonella sakaiensis的以塑料瓶为食的细菌产生。

与自然降解需要数百年的时间不同,这种超级酶能够在几天内将塑料转化为原来的“组成部分”。

这两种酶一起工作,就像“两颗被一根绳子连接起来的吃豆人”大嚼着零食球一样。

这种新的超级酶比2018年发现的原始PETase酶消化塑料的速度快6倍。

它的目标是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),这是最常见的热塑性塑料,用于制造一次性饮料瓶、衣服和地毯,通常需要数百年才能在环境中分解。

朴茨茅斯大学(University of Portsmouth)教授约翰•麦吉汉(John McGeehan)对英国新闻社(PA news agency)说,目前,我们从石油和天然气等化石资源中获取这些基础资源,这确实是不可持续的。

“但如果我们能在废塑料中添加酶,我们就能在几天内将其分解。”

2018年,McGeehan教授和他的团队偶然发现一种被称为PETase的酶的改造版本能够在短短几天内分解塑料。

在他们的新研究中,研究小组将PETase和另一种叫做MHETase的酶混合在一起,发现“塑料瓶的消化能力几乎翻了一番”。

然后,研究人员在实验室里用基因工程将这两种酶连接在一起,就像“用一根绳子连接两个吃豆人”一样。

“PETase会侵蚀塑料的表面,MHETase则会进一步切割,所以看看我们是否可以将它们一起使用,模仿自然界的情况,这看起来很自然。”McGeehan教授说。

“我们的第一个实验表明,它们在一起确实能更好地发挥作用,所以我们决定尝试将它们连接起来。”

“我们很高兴地看到我们新的嵌合酶比自然进化的分离酶快三倍,这为进一步的改进开辟了新的途径。”

McGeehan教授还使用了Diamond Light Source,这是一个位于牛津郡的同步加速器,它使用亮度为太阳100亿倍的强X射线作为显微镜,其强度足以看到单个原子。

这使得研究小组能够确定MHETase酶的三维结构,为他们提供分子蓝图来开始设计一个更快的酶系统。

除了PET,这种超级酶还可以用于PEF(聚乙烯呋喃酸酯),这是一种用于啤酒瓶的基于糖的生物塑料,尽管它不能分解其他类型的塑料。

该团队目前正在寻找进一步加快分解过程的方法,以便将该技术用于商业用途。

“我们制造酶的速度越快,分解塑料的速度就越快,它的商业可行性就越高,” McGeehan教授表示。

这项研究已经发表在美国国家科学院院刊上。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

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责任编辑: 3976DBC

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