塑料垃圾为生态环境带来了严峻挑战，酶降解技术是实现塑料垃圾回收利用的一条潜在绿色途径。近期，美国科学家结合机器学习，成功研发出一种新型塑料降解酶，且该酶可用于塑料的闭环回收。研究成果发表在《Nature》期刊，标题为“Machine learning-aided engineering of hydrolases for PET depolymerization”。
PET（聚对苯二甲酸乙二酯）是一种应用广泛的塑料，其产生的垃圾占全球固体垃圾的12%。以往报道的PET水解酶对pH和温度范围缺乏稳定性、反应速度慢，不能直接降解未经处理的消费塑料废品，极大地限制了其应用。科研人员开发了一个机器学习系统，该系统能预测可能提高PET降解酶热稳定性和活性的突变。通过对突变体进行蛋白质工程改造和测试，科研人员确定了一种相比野生型PET酶（PETases）含有五个氨基酸突变的酶，将其命名为FAST-PETases。FAST-PETases在30~50℃和一系列pH水平范围内显示出优异的水解活性。研究发现，FAST-PETases几乎能在1周内完全降解51种不同的未经处理的PET塑料废品。同时，FAST-PETases对晶态和非晶态的PET均能高效降解。研究人员进一步进行了概念验证，利用FAST-PETases分解PET，并利用回收的单体重新合成PET，从而展示了PET闭环回收的过程。
这项研究展示了一条在工业规模上进行酶塑料回收的可行路径。
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