热稳定酶助力PET回收技术突破

东京大学科学研究人员开发出一种耐热性角质酶，以更好地理解生物催化剂如何在与聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）回收相关的条件下运作。该研究探讨了结构稳定性和局部柔性的平衡如何维持高温下的催化活性。酶促回收方法针对PET中的聚合物键，通常用于包装和纺织品。高效的解聚发生在约70°C，此时聚合物更易接近。在这些条件下，酶必须保持整体结构完整性，同时保留活性位点的柔韧性。这种组合通常难以实现。研究团队分析了来自 Chaetomium thermophilum 菌株的角质酶。对天然酶（CtCutWT）和突变体变体（CtCutS136A）进行了结构表征和热稳定性测量。采用差示扫描量热法，在30°C至100°C的温度范围内进行。酶采用α/β-水解酶折叠，提供稳定的结构框架。一个可移动的盖子环覆盖活性位点并调节底物访问。结构观察表明，该环在配体结合过程中发生构象变化，从而在不影响整体稳定性的情况下实现催化功能。活性位点附近检测到的氯离子表明存在带正电的微环境。这可能在没有结合分子的情况下支持底物相互作用。热分析确定了分阶段的热展开过程，初始结构变化始于约60°C，并在65°C至70°C之间发生第二次转变。这些发现表明酶的不同区域表现出不同的热稳定性，支持蛋白质内功能分段的概念。结果证明，有效的PET生物回收酶可能需要稳定的核结构，同时在催化界面具有局部柔韧性。这种结构排列支持耐热性和底物适应性，为工业塑料回收应用中改进酶的设计提供了基础。该研究于2026年3月24日发表在《Crystals》杂志（第16卷，第4期特别刊）上。