💡这项突破是什么?
中国农大新闻网讯 近日，《细胞出版社》（Cell Press）旗下化学旗舰期刊《化学》（Chem）在线发表了张力群、姜文君团队题为《用合成的不可生物降解的酶生物降解塑料》（Biodegrading plastics with a synthetic non-biodegradable enzyme）的研究论文。该团队聚焦于塑料对农业与环境的影响这一前沿科学问题，全化学合成镜像酶致力于解决塑料对环境的污染，并致力于拓展镜像酶在农业，环保等领域的应用。
塑料在世界范围内广泛使用，据估计全世界每年生产3.59亿吨塑料，其中有1.5~2亿吨积累在垃圾填埋场或自然环境中。微塑料已成为农业土壤中的持久性污染物，已有研究表明微塑料能够被植物吸收，直接或间接影响植物的生长发育，降低植物抗病性水平。塑料性质稳定，难以自然降解，生物酶降解塑料污染是最具发展前景的解决途径。若将塑料降解酶直接施用在环境中，会被动植物及微生物分泌的蛋白酶降解，难以在自然条件下长期稳定地发挥降解塑料的功能。
镜像酶是指利用化学方法合成的由D型氨基酸组成，在序列上与天然酶相同，在结构上与天然酶成镜像关系，功能上遵循天然酶与底物互作关系的酶。镜像酶本身不能被自然环境中的蛋白酶识别和降解，具有良好的稳定性，可以长期稳定存在并发挥功能。
基于此理论基础，研究团队克服了部分肽段难以合成及无法用于后续连接的问题，设计并合成了第一个由D型氨基酸组成的镜像塑料降解酶，并证明其能够像天然酶一样有效降解非手性的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）塑料及其他非手性塑料，其次，证明了该酶能够抵抗天然蛋白酶的识别和降解，在自然环境中稳定存在并保持降解活性。该研究展示了一类新型的不可生物降解的镜像酶降解微塑料污染的潜力，在塑料生物降解酶的工程改造和环境塑料污染的原位降解领域取得了重要进展。
天然和镜像降解酶的结构
天然和镜像降解酶降解微塑料
镜像降解酶与蛋白酶k，土壤浸出液和海水孵育后稳定存在
镜像降解酶在土壤浸出液和海水中保持降解活性
姜文君副教授为本论文的通讯作者，植物保护学院博士研究生郭聪为本论文的第一作者，张力群教授参加了本研究。该工作得到国家自然科学基金委（grant no. 31901845, 31572045, 和31872020）的资助。
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2451929422004818
供稿：植物保护学院
供图：植物保护学院
