塑料污染正日益影响着海岸和海洋的健康。一个众所周知的问题是由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成的塑料瓶。
基尔大学Ruth Schmitz-Streit教授研究小组的科学家们进行的一项新研究首次表明，利用来自深海的微生物，PET等聚合物可以被一种酶不断降解。来自汉堡大学和
这些结果从根本上扩展了对pet降解酶的认识，其潜在机制以及对全球海洋中假定的pet降解酶多样性的进化理解。研究小组在《通讯化学》杂志上发表了研究结果，他们讨论了生物技术的应用以及海洋和陆地生物地球化学过程的高度相关性。
这项研究突出了pet降解酶的一个特殊特征。“在我们的研究中，我们从属于古细菌的深海生物中发现了一种新的遗传资源，”通用微生物研究所(IfAM)微生物分子生物学工作组负责人、基尔大学基尔海洋科学研究重点领域(KMS)成员Ruth Schmitz-Streit教授说。到目前为止，大约有80种不同的pet降解酶是已知的，其中大部分是在细菌或真菌中发现的。
这位微生物学家说:“我们的数据有助于更好地理解深海古细菌的生态作用，以及海洋中PET废物的可能降解。”
利用宏基因组方法，研究小组首次从非培养的深海微生物中鉴定并生物化学描述了pet降解酶PET46。这包括根据与已知序列的相似性从深海样本中识别基因，合成相应的编码基因，在大肠杆菌中产生蛋白质，然后对其进行生化和结构研究。
PET46具有许多不寻常的性质，增加了pet活性酶的支架多样性。在结构上，这种酶与以前发现的酶有很大的不同。例如，它既能降解被称为聚合物的长链PET分子，也能降解被称为低聚物的短链PET分子，这意味着降解可以连续进行。
除此之外，PET46使用一种与以前已知的pet降解酶完全不同的底物结合机制。研究人员称，酶活性中心上方有一个由45个氨基酸组成的不寻常的“盖子”，对结合至关重要。在其他PET酶中，芳香氨基酸靠近活性位点是典型的。
在分子水平上，PET46与另一种酶阿魏酸酯酶非常相似。通过分解木质素聚合物，从木本植物部分释放糖，降解植物细胞壁中的天然聚合物木质素。木质素和PET在结构上有许多相似之处，因此在自然界中发现的PET降解酶可能对森林土壤中的木材堆肥很重要。
因此，PET46的生化特性使它成为海洋和陆地塑料以及生物技术的一种非常有趣的酶。与细菌和堆肥植物中最具特征的pet降解酶相比，PET46在70℃的温度下比这些参考酶在各自的最佳温度下效率更高。
这项研究是PLASTISEA项目的一部分，由基尔GEOMAR亥姆霍兹海洋研究中心的Ute Hentschel Humeida教授协调。来自汉堡大学的第一作者Jennifer Chow博士和Schmitz-Streit小组的研究助理Pablo p