聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）在包装和纺织品中很普遍，是全球产量最高的塑料之一。近年来，水解酶的科学研究大幅增加，这种酶可以通过水解其酯键将聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）解聚为其组成单体，使这种废塑料的生物工业回收成为可能。目前，研究人员已确定了可以解聚PET的天然酶，并对其进行了工程化改造和进化以改善其功能，包括热稳定性、催化性能和底物/产品耐受性等特性。最有效的PET水解酶之一是LCC-ICCG，它是叶枝堆肥角质酶（LCC）的四重突变体，LCC是一种耐热PET水解酶，通过理性设计二硫键和活性位点附近的饱和突变，其热稳定性和活性得到了增强。由此产生的突变体LCC-ICCG可以将PET水解为对苯二甲酸（TPA）、乙二醇（EG）和对苯二甲酸单（2-羟乙基）酯（MHET），MHET酶可以将其进一步分解为单体，证明了这类酶在工业PET回收中的应用潜力。

图片来源：ACS Catal.

迄今为止，许多PET水解酶已被设计用于提高催化活性和稳定性，但目前的筛选方法在筛选大型文库方面存在局限性，尤其是在高温条件下。有鉴于此，Los Alamos National Laboratory的Hau B. Nguyen课题组开发了一个筛选平台，通过成对的、基于平板的分选绿色荧光蛋白和模式底物筛选，每轮可同时筛选10⁴-10⁵个突变体的PET水解酶库，包括蛋白质溶解度、热稳定性和活性。

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这项研究利用该筛选平台通过定向进化来提高PET水解酶LCC的性能。在pH控制的生物反应器中，筛选出的工程化酶在无定形PET薄膜试样底物（结晶度约9.4%）上表现出比已有的最佳突变体LCC-ICCG更高的催化活性。在65°C下，48小时时转化率提高8.5%，最大速率提高38%，底物负载率为2.9%；在68°C下，48小时时转换率提高11.2%，最大速率增加43%，底物负载率为16.5%。研究结果突显了该筛选平台加速PET回收酶开发的潜力。

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原文标题：A High-Throughput Screening Platform for Engineering Poly(ethylene Terephthalate) Hydrolases

原文作者：Thomas M. Groseclose,# Erin A. Kober,# Matilda Clark, Benjamin Moore, Shounak Banerjee, Victoria Bemmer, Gregg T. Beckham, Andrew R. Pickford, Taraka T. Dale, and Hau B. Nguyen*

ACS Catal. 2024, 14, 14622−14638