白癜风医疗的饮食禁忌 https://m.39.net/nk/a_4632330.htmlPET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）是一种生活中常见的聚酯基塑料，经过数十年的发展目前已广泛用于包装、建筑、汽车、电子、医疗等众多领域，尤其是食品包装产业，这也是PET增长最快的领域。由于PET具有高度的抗降解性，PET塑料大量使用引发的环境问题愈发严重，随意丢弃的塑料瓶子、包装等在自然环境中积累造成土地、水体和海洋污染，对生态构成严重威胁。传统处理PET废弃物的方法（如填埋、焚烧等）会导致有毒气体释放并造成二次污染，相较之下，生物降解是一种更环保和可持续的方式。围绕生物降解，虽然一些微生物能够完全降解PET，但效率极低，降解速率仅有数克/年的水平，同时业界已鉴定出一些来源于微生物的PET水解酶（如叶枝堆肥角质酶，LCC）能够降解PET，但是仍有约10?%的PET不可生物降解，并且现阶段的降解成本较高。因此，通过工艺优化实现更低成本、完全降解PET是一个亟待解决的挑战。近期，江南大学生物工程学院吴敬、颜正飞团队基于微生物和酶的互补优势构建了一种能够完全降解PET的“嗜热微生物-酶”系统，能够在g/L的高PET负载水平下实现%完全降解，为今后规模化降解PET提供了一种有效新策略。目前，这项研究已经以“CompletedegradationofPETwasteusingathermophilicmicrobe-enzymesystem”为题发表在InternationalJournalofBiologicalMacromolecules上。（来源：InternationalJournalofBiologicalMacromolecules）先前大量研究表明，相较于单独的微生物或酶处理，采用“微生物-酶”相结合的系统表现出更高的PET降解能力，然而这些系统的理想温度大都在30-40?°C之间，低于PET降解的最佳温度（60-75?°C），因此，嗜热微生物-酶（Thermophilicmicrobe-enzyme，TME）系统被认为更有利于PET的完全降解。尽管PET水解酶具有耐高温特性（?Tm??65?°C），然而嗜热微生物的缺乏阻碍了高效TME系统的开发。此前，吴敬、颜正飞团队在温泉中PET废弃物的生物膜上分离出五种嗜热PET降解微生物，分别鉴定为嗜热芽孢杆菌JQ1、努比卤地无氧芽孢杆菌JQ2、嗜热淀粉芽孢杆菌JQ3、嗜热芽孢杆菌JQ4和努比卤地无氧芽孢杆菌JQ5。▲图｜新型TME系统降解PET机制（来源：InternationalJournalofBiologicalMacromolecules）在这项研究中，他们使用叶枝堆肥角质酶变体（ICCG）作为TME系统的酶，并筛选出一种与ICCG协同降解PET的理想嗜热微生物，嗜热淀粉芽孢杆菌JQ3。随后，他们用JQ3和ICCG构建出一种新型嗜热微生物-酶系统（TME），并进行一系列优化。他们采用酯键水解功能优先基因组挖掘（EGM）策略，发现了JQ3菌株的6种内源性PET水解酶，并在大肠杆菌中成功表达。这些水解酶可以释放对苯二甲酸（TPA）作为PET的最终产物，并优先降解对苯二甲酸双羟乙酯（BHET）而不是单羟乙基对苯二甲酸酯（MHET），其中，羧酸酯酶39_5和ICCG能协同降解PET，产生50μM的TPA，大于单个处理的总和（羧酸酯酶39_5为1.9μM，ICCG为15μM）。通过该新型TME系统对PET进行降解试验，他们发现在高PET负载水平（?g/L）下实现了PET的?%降解。▲图｜在TME体系中对PET降解的表征（来源：InternationalJournalofBiologicalMacromolecules）除此之外，他们还在论文中指出，该TME系统的降解途径包括三个潜在的步骤，生物膜的形成、PET的降解和PET的利用。首先，嗜热淀粉芽孢杆菌JQ3在PET表面形成生物膜有助于将更多的PET水解酶（如ICCG）固定在PET表面，为微生物和酶提供了稳定的微环境（如增强pH耐受性）；PET水解酶相关基因的表达增加，产生了额外的酶进行随后的降解；由于微生物-酶的协同作用使PET表面出现裂纹并释放出可溶性TPA；最后，这些可溶性产物被微生物作为碳源吸收并通过三羧酸循环进行代谢以支持生长，然后，新产生的微生物再起启动PET降解，重复这些步骤。总的来说，这项研究基于JQ3和ICCG构建出一种高效、稳定、可控的新型嗜热微生物-酶系统，由于该系统成本较低且不需要调控pH，在大规模降解PET方面具有明显优势，此外，还揭示了这种新型系统中PET的降解途径并强调了微生物-酶协同作用的重要性。▲图｜江南大学生物工程学院吴敬、颜正飞（来源：江南大学
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