4月7日，生物所微生物蛋白设计与智造创新团队与北京畜牧兽医研究所合作，开发了人工智能与分子进化相结合的蛋白最适反应温度设计策略，并筛选获得具有降解高结晶度PET塑料能力的酶蛋白突变体，相关研究结果发表在《危险材料杂志（Journal of Hazardous Materials）》上。

塑料在生活中随处可见，为我们带来便利的同时，也对环境造成了巨大的污染和危害。聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）是一种最常见的塑料成分，可以通过酶解的方式处理，但大多数已报道的PET塑料降解酶只能降解无定形或经过预处理的低结晶度PET塑料，结晶度需低于10%，最适反应温度要求也比较低。已报道的最耐热的塑料降解酶LCCICCG对PET塑料（结晶度为14.6%）的效率达90%，但对高结晶的PET塑料降解效率和反应温度都比较低，而目前广泛使用的PET塑料的结晶度一般在30%-50%，因此开发更耐热且可用于高结晶度塑料的降解酶成为突破有效生物降解瓶颈的研究方向。

本研究以LCCICCG为研究材料，开发了基于深度学习的酶蛋白最适温度预测模型Preoptem与进化分析相结合的智能设计策略。经虚拟筛选突变体和实验验证，最终获得六点组合突变体LCCICCG-I6M。该突变体降解高结晶度PET粉末（结晶度为39.07%）的最适反应温度从野生型LCCICCG的65℃提高到75—80℃。在对商用PET产品的验证实验中，对低结晶度的商用PET一次性托盘（结晶度为14.8%），在实验室条件下，75℃和10 h内的降解效率高达49.08±0.16%。对4种较为常用的高结晶度商用瓶级PET塑料（雪碧品牌软饮料瓶、蓝月亮洗手液瓶、瑞幸品牌的咖啡杯和矿泉水瓶，结晶度>30%）分别在75℃、24h和80℃、24h内的降解效率显著高于野生型。本研究为绿色降解高结晶度PET塑料提供了新方法和新材料。

图注：通过智能设计提高塑料降解酶降解高聚合度PET塑料的能力

生物所博士生丁尊丹和牧医所博士生许国顺为本论文共同第一作者，生物所田健研究员、关菲菲博士，北京畜牧兽医研究所黄火清研究员为论文的共同通讯作者。该研究得到国家重点研发计划和基本科研业务费专项等基金的资助。

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0304389423006696