塑料污染已成为全球性环境难题，聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)作为主流可生物降解塑料，虽应用广泛但自然降解效率极低，100天填埋降解率仅7%，还会产生有毒中间产物。
近日，山东大学祁庆生教授研究团队在《Chemical Engineering Journal》发表研究，通过酶工程改造获得高效降解酶变体LCC-M1，为PBAT塑料降解提供了新方案。
研究发现，PBAT含芳香酯键和脂肪酯键两种不同结构，天然水解酶难以同时适配。团队以高活性PET水解酶变体LCC-A2为基础，通过分子动力学模拟鉴定出底物结合口袋的关键柔性调控位点。其中，第241位丝氨酸残基(S241)的突变可显著提升酶对PBAT的降解能力。
最优变体LCC-M1(S241P)通过脯氨酸取代，削弱了与周围氨基酸的氢键作用，使Loop 2区域柔性增加78%，增强了对两种酯键的适应性。该变体降解活性较原始酶提升1.9倍，在81℃、pH 7.0的最优条件下，4小时内可完全降解商用PBAT薄膜，3小时内即可降解PBAT/PLA共混塑料，且几乎无中间产物残留。
生化表征显示，LCC-M1热稳定性优异，95.17℃的熔解温度使其在81℃下孵育6小时仍保持95%以上活性。与已报道的高效降解酶相比，其降解产物总量是Fast-PETase的39.3倍、TfCut-DM的66.3倍，且终产物占比更高，降解更彻底。
该研究通过提升酶底物结合口袋柔性，实现了对PBAT两种酯键的高效同步水解，为聚合物水解酶的工程化改造提供了新思路。LCC-M1的高效降解性能，有望推动商用PBAT塑料及混合废弃物的快速回收利用，为缓解塑料污染提供了绿色环保的技术支撑。
