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　　近日，电子科技大学生命学院生物信息学团队在环境与生态学领域大类1区TOP期刊Journal of Hazardous Materials发表了题为：“Optimization of polyethylene terephthalate biodegradation using a self-assembled multi-enzyme cascade strategy”的研究论文。论文第一作者为生命学院2021级博士研究生阿尔里主，通讯作者为生命学院汤丽霞教授，电子科技大学为论文第一作者单位和唯一通讯作者单位。

　　该研究开发并验证了一种多酶级联系统（PT-EC），通过将三种高效的PET水解酶（PETaseEHA、Fast-PETase和Z1-PETase）分别与羧酸酯酶TfCa和疏水结合模块CBM3a组装形成酶级联，显著提高了PET的降解效率。PT-ECEHA的产物释放量比单独PETaseEHA增加了16.5倍。此外，通过引入表面展示系统和酶工程改造，进一步提高了PET薄膜的降解效率，与表面展示的PETaseEHA相比，降解效率提高了20倍，为PET塑料的生物降解提供了一种高效、环境友好的新途径。

　　多酶复合物在40°C条件下对PET瓶衍生粉末（结晶度12.5%）进行48小时降解后，PT-ECEHA释放的产物量为2.79±0.36 mM，比单独的PETaseEHA提高了16.5倍；PT-ECFPE释放的产物量为3.16±0.15 mM，是Fast-PETase单独的6.6倍；而PT-ECZPE释放的产物量最高，达到4.3±0.1 mM，比Z1-PETase单独提高了3.4倍（图1）。

图1. 多酶复合物的构建和功能验证

　　在40°C条件下，PT-ECs对PET瓶衍生粉末（结晶度12.5%）和商业PET粉末（结晶度48.1%）的降解效率显著高于单独的PETase，其中PT-ECZPE显示出最高的活性。其产物释放量为61.63 ± 0.19 mM，对应于1.47 ± 0.02克的重量损失，这一结果在10天的降解周期后获得。相比之下，单独的Z1-PETase在同一条件下的产品释放量为41.84 ± 1.6 mM，重量损失为1.05 ± 0.04克（图2）。

图2. PT-EC在40°C下对不同PET材质的降解能力

　　通过Lpp-ompA杂交和生物共价结合Spy-catcher/Spy-tag技术实现了PT-EC的表面展示。在40°C条件下，表面展示的PT-ECEHA在降解PET薄膜（结晶度5.67%）时，产品释放量在5天内线性增加，一周后达到4.3±0.02 mM，是表面展示的PETaseEHA单独活性的20倍。此外，表面展示的PT-ECEHA在有机溶剂存在下表现出更好的耐受性（图3）。最后，研究人员通过对TfCa活性中心周围66个氨基酸进行单点饱和突变，结合分子对接筛选，获得了TfCaI69W/L281Y突变体，该突变体在MHET降解中表现出3.5倍的活性提升。在PET薄膜降解的全细胞生物催化系统中，使用TfCaI69W/L281Y突变体代替野生型TfCa后，24小时降解PET膜后的产物释放量比野生型TfCa组装的系统提高了2.5倍。

图3. PT-EC表面展示系统的构建和功能验证