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受大自然启发的工程蛋白质可能有助于塑料

生产成本低且降解时间长,塑料曾经是制造奇迹。现在,塑料是一种环境,会堵塞垃圾填埋场和阻塞水道。的一个研究团队已经回归自然,开发出一种降解顽固物质的方法。类似于蛋白质如何与植物中的纤维素或甲壳类动物中的几丁质结合以引发分解,工程蛋白质正在努力与塑料颗粒结合以更有效地分解它们。

他们于 6 月 29 日在ACS Catalysis上发表了他们的结果。

“聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET) 由于成本低且易于加工,在现代社会被大量生产和使用,”论文作者、国立自然科学研究院分子科学研究所 (IMS) 教授 Ryota Iino 说。 (宁斯)。“然而,近年来,从实现可持续社会的角度来看,PET在工业中的完全回收以及PET从自然环境中的去除已经成为全球性问题。要解决这些问题,了解如何解决这些问题非常重要。有效降解 PET。”

研究人员调查并设计了一种从自然界收集的遗传材料库中克隆的酶。发现这种称为 PET2 的酶通过加速 PET 的化学成分与水之间的反应来促进 PET 的降解。

使用单分子成像分析,该团队发现酶与 PET 表面结合的方式实际上限制了降解速度。

“我们还发现,通过在 PET 降解酶的表面引入正电荷,可以提高与 PET 表面的结合率,”Iino 说。

正电荷对 PET 表面反应良好,因此更多的酶可以结合并更有效地降解 PET。研究人员还发现,虽然工程 PET2在 68 摄氏度时表现出高热稳定性和最高活性——略低于大多数住宅厨房烤箱的温度——但它可能在更高的温度下更有效,因为 PET 的分子键变得更加灵活和易碎。

“我们的最终目标是创造一种能够感知环境中 PET、向其移动并降解它的细菌,”Iino 说。然后,这种细菌能够将降解的 PET 转化为对其他生物有用的能量,有效地充当塑料的自动回收中心。“在自然界中,甲壳素和纤维素是通过这种方式回收的。”

Iino 还隶属于高等研究大学 (SOKENDAI) 的物理科学学院。其他贡献者包括静冈大学农学院应用生命科学系和静冈海洋生物与化学研究所的 Akihiko Nakamura;和 Naoya Kobayashi 和 Nobuyasu Koga,生命和生活系统探索性研究中心 (ExCELLS),NINS。Koga 还隶属于 IMS、NINS 和 SOKENDAI。

优秀青年研究人员领先计划、文部科学省、住友基金会和 ExCELLS 特别合作计划支持了这项研究。

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