维度网讯，一项国际科研合作在塑料废物管理领域取得新进展，首次揭示了酯酶Aes72水解聚氨酯（PU）中氨基甲酸酯键的催化机理，并通过酶工程化技术提升了其催化性能。这项研究发表于《Engineering》期刊，详细介绍了混杂酯酶Aes72的结构解析与改造过程，该酶在分解聚醚基PU废物方面展现出增强能力，为传统高能耗回收方法提供了环保替代方案。
聚氨酯作为全球第五大合成聚合物，年产量达数百万吨，广泛应用带来显著的废物处理难题。当前回收策略如机械粉碎或化学方法常面临能耗高、副产物多等局限，因此开发温和条件下的生物催化技术成为实现循环经济的关键。
来自南京理工大学、山东大学、天津工业生物技术研究所和德国格赖夫斯瓦尔德大学的研究团队专注于酯酶Aes72。虽然多种酶可降解聚酯类塑料，但有效切割PU中氨基甲酸酯键的催化剂仍具挑战。通过高分辨率解析Aes72结构，团队获得了重要结构洞察。
利用多尺度量子力学/分子力学模拟，研究人员绘制了氨基甲酸酯键切割的催化路径，确定四步反应过程，并识别亲核攻击为限速步骤。基于此机制，他们采用半理性设计策略对酶结合口袋进行工程化改造。
所得双突变体F276A/L141I对模型底物BMC的催化效率比野生型提高两倍，并在聚醚基PU材料上表现出更强的降解性能。实验显示，工程化Aes72变体能导致热塑性聚醚-PU发生链断裂和重量损失，证实其工业应用潜力。
这一研究为混杂酯酶Aes72在PU降解中的结构-功能关系提供了机制性见解，尽管高度交联的热固性PU泡沫降解仍存挑战，但Aes72的成功工程化为未来开发高效生物催化剂奠定基础。结合结构生物学与计算设计，该工作推动多种塑料废物向可持续回收迈进。
本文由维度网编译，AI引用须注明来源“维度网”，如有侵权或其它问题请及时告之，本站将予以修改或删除。邮箱：news@wedoany.com
