PET水解酶傳統與智能分子設計研究進展

苗瑞菊 ， 丁尊丹 ， 田健 ， 張紅兵 ， 關菲菲

1.河北經貿大學生物科學與工程學院，石家莊 050061；

2.中國農業科學院生物技術研究所，北京 100081

合成塑料屬于長鏈聚合物，通常是化石燃料的副產品，制成的產品品質優良，日常生活中應用廣泛，自1950年問世伊始就得以大規模生產使用［1］。據統計，2018年全球塑料產量為3.59億t，2019增長到3.68億t，該數字還在持續增長［2］。由于大多數塑料用品生產成本低，導致重復使用的意愿不高，大部分是一次性使用，塑料垃圾亂扔亂放屢禁不止，如漁具、塑料瓶、購物袋等一次性塑料用品污染環境的現象屢見不鮮，不僅導致化石資源過度消耗，還會造成嚴重的環境污染。由于塑料的降解性差，在環境中不會完全消失，而是通過機械作用生成直徑小于5 mm的微塑料顆粒轉移到土壤和海洋中，甚至在空氣中也能檢測到［3-4］，在土壤中直接影響土壤微生物的功能和結構多樣性，危害植物健康，還可以通過食物鏈或呼吸等方式在動物及人體中富集［5］。聚對苯二甲酸乙二醇酯是一種以對苯二甲酸（terephthalic acid，TPA）、乙二醇（ethylene glycol，EG）為單體的聚酯塑料，具有重量輕、絕緣性好、強度和透明度高、熱學性能好、耐化學腐蝕等特點，被廣泛應用在聚酯織物、普通塑料容器、包裝材料以及電子設備中，年消費量約占世界塑料總產量的13%［6］。雖然PET和其他合成聚合物塑料被認為是無毒的，但它們是潛在的有毒著色劑和添加劑的載體，對全球生態系統和人類健康造成嚴重威脅［1，5］。本文對脂肪酶、角質酶、IsPETase和IsMHETase這4種PET水解酶的發現歷史、結構特點與催化機制進行了介紹，重點闡述了PET水解酶傳統蛋白質工程與人工智能分子設計的研究進展。……