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5月20日湖大生命科學(xué)學(xué)院省部共建生物催化與酶工程國家重點實驗室郭瑞庭教授團隊對PET降解酶研究的相關(guān)成果發(fā)表在了NatureCatalysis（《自然-催化》;IF:30.471)5月21日，《中國科學(xué)報》頭版頭條對此研究成果進行了報道

△論文《PET塑料降解酶的酶活力關(guān)鍵開關(guān)》

塑料廢棄物在生態(tài)系統(tǒng)中造成的污染已成為不可忽視的問題但塑料降解技術(shù)卻一直是世界性難題而我校團隊與中科院等團隊聯(lián)合研發(fā)了一種快速創(chuàng)制安全環(huán)保低能耗、可持續(xù)使用的PET塑料降解酶技術(shù)未來有望將PET完全降解。

△PET塑料降解酶示意圖

郭瑞庭教授研究團隊一直從事

工業(yè)酶分子結(jié)構(gòu)的研究

陳純琪教授是團中的一員

兩人進入湖大以來

他們與團隊已經(jīng)在

Nature Catalysis、ACSCatalysis、

NatureCommunications

NatureReviewsChemistry、ChemBioChem

等國際權(quán)威期刊上發(fā)表多項科研成果

自然界獨一無二的PET降解酶

聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)，俗稱滌綸，是生產(chǎn)與消耗量最多的塑料之一，大量運用在食品飲料包裝和人造纖維制作，目前全球年產(chǎn)量已近七千萬噸。發(fā)展溫和綠色的生物降解法來處理PET廢棄物，是人類社會尋求永續(xù)發(fā)展的重要方向。PET為聚酯大分子，理論上有可能被降解酯鍵的酶所水解，然而大量的芳香環(huán)以及結(jié)構(gòu)致密的結(jié)晶區(qū)，使得PET對于酶介導(dǎo)的作用有非常強的抗性，因此，尋找更為有效的PET降解酶是開發(fā)生物降解PET技術(shù)的核心。

△PET塑料單體、聚合體、產(chǎn)品，以及廢棄物處理的主要手段

找到產(chǎn)生PET降解酶的關(guān)鍵

湖北大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院、省部共建生物催化與酶工程國家重點實驗室里郭瑞庭教授與陳純琪教授團隊長期從事蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能分析，于2017年首度在國際上報道了首個IsPETase的晶體結(jié)構(gòu)與酶和底物類似物的復(fù)合體結(jié)構(gòu)(Nature communications,2017,vol.8,p.2106)。

△郭瑞庭教授與陳純琪教授

△PET降解酶結(jié)構(gòu)特征

郭瑞庭教授團隊多年來在這個領(lǐng)域持續(xù)進行深入研究，發(fā)現(xiàn)角質(zhì)酶的底物結(jié)合區(qū)較為狹窄，比較適合作用在形狀細(xì)長的角質(zhì)，而不利于作用在構(gòu)造較為寬大的PET上，詳細(xì)介紹發(fā)表在2020年3月的Nature Reviews Chemistry封面文章中。

△2020年3月Nature Reviews Chemistry封面文章

創(chuàng)制多個新型的PET降解酶

根據(jù)這些結(jié)果可以推論，為了快速適應(yīng)生存環(huán)境中堆積的大量PET廢棄物，細(xì)菌在古老的角質(zhì)酶中導(dǎo)入突變將之轉(zhuǎn)變成了一個有效的PET降解酶，用以分解PET作為能量的來源。微生物在短時間內(nèi)選擇了突變角質(zhì)酶來分解PET，顯示這可能是產(chǎn)生一個PET降解酶快速有效的途徑。這些結(jié)果為大自然應(yīng)對并分解塑料的演化過程提出理論根據(jù)，也揭示了自然界在短時間演化出更多塑料降解酶機制的可能性。此外，導(dǎo)入小二元體是創(chuàng)制更多性質(zhì)優(yōu)良PET降解酶的一個有效策略，團隊已經(jīng)利用這個方法獲得了多個新型的PET降解酶，而這一系列的新酶將對發(fā)展生物降解塑料技術(shù)創(chuàng)造重要價值。

△實驗室科研團隊湖北大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院、省部共建生物催化與酶工程國家重點實驗室郭瑞庭教授、戴隆海副教授、黃建文副教授為本文共同通訊作者，陳純琪教授、中科院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所韓旭高級工程師、湖北大學(xué)博士生李鮮為本文共同第一作者。

二十余年“鐘情”于酶 積極探索未解之謎

郭教授研究酶結(jié)構(gòu)與應(yīng)用已超過 20 年

他對酶始終 “情有獨鐘”碩士研究生時期他開始對蛋白結(jié)構(gòu)感興趣碩士畢業(yè)后

他進入了生物實驗室設(shè)備及耗材公司工作

“盡管當(dāng)時工資待遇不錯，但我發(fā)現(xiàn)還是喜歡在實驗室專注地做實驗。即便是創(chuàng)造出‘微不足道’的科研成果，但在自已看來，那卻感覺是‘重磅成果’。而且，作為全世界第一個知道該研究可能性的人，那種興奮與喜悅的感覺無法用語言來形容?！?/p>

△郭瑞庭教授

郭教授認(rèn)為

作為優(yōu)秀的科學(xué)家必須有不畏艱難、堅持到底的精神還要對失敗保持好心態(tài)正是從一次次的失敗中總結(jié)經(jīng)驗郭瑞庭和團隊最終得到理想的結(jié)果

“一輩子很短，能始終堅持自己喜歡的科研方向，是初心，更是使命。除了做科研，為學(xué)生們傳授專業(yè)知識，使他們對科研感興趣、有創(chuàng)造性思維、將來做對國家社會有貢獻(xiàn)的人。做好科研的‘引路人’，同樣具有非凡的意義?！?/p>