要打破塑料瓶，科学不需要锤子，而是显微镜手术刀。
澳大利亚国立大学 (ANU) 的研究人员发现，改变一种塑料咀嚼酶的一个分子可以增强其效力。
这种调整使得酶能够以接近正常速度两倍的速度消化聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET)，而不会因加热而熔化。因此，对于一个淹没在垃圾中的星球来说，这是一个小小的改变，却能带来巨大的改变。
研究表明，在塑料降解酶 (PETase) 中添加称为氮杂色氨酸的合成非规范氨基酸可以打破催化活性和热稳定性之间的平衡。
该研究的主要作者 Elvie Abdelkader 博士说：“可以一次又一次地对酶进行改造以提高其性能，但最终会让它们变得更加活跃并降低稳定性，反之亦然。” “我们已经证明，你可以通过进行非常精确的修饰（精确到单个分子）来超越这个限制，同时在很大程度上保留酶的结构和稳定性。”
单原子溶液
试图对抗塑料污染的生物工程师长期以来一直面临着优化 PETase 酶的问题。提高酶的塑料降解速度通常需要进行广泛的基因改造，从而损害其结构完整性。该酶仅使用 20 种天然氨基酸，可快速分解塑料，几乎总是在高温下将其分解。
最活跃的变体在热应力下迅速降解，而稳定的变体作用太慢而无法商业化。
澳大利亚国立大学团队通过将焦点缩小到绝对极限：“一个分子”来克服这个问题。
具体来说，标准氨基酸色氨酸被替换为称为氮杂色氨酸的合成对应物。从外观和化学角度来看，两者几乎相同 – 只是合成版本用氮原子取代了单个碳氢对。
这种分子推动使一切变得不同。升级后的酶可以在一半的时间内破坏 PET 塑料，同时保持其耐热性。
“通过利用团队在蛋白质中位点特异性引入非规范氨基酸的经验，我们可以引入微小的化学变化，从而使蛋白质能够以难以实现的精确度进行调整，”合著者 Thomas Huber 教授说。
全球塑料危机
为了确定他们的核手术是否有效，该团队还必须重新设计测试方法。
测量塑料分解的标准测试速度异常缓慢，因为固体 PET 会阻止塑料溶解，从而将测试时间延长了几天。为了克服这一障碍，澳大利亚国立大学的一个研究小组开发了一种名为 PEtra 的荧光测试。该工具基于反应过程中蒸发可溶性液体替代，将测量时间缩短至几分钟，并能够快速评估大型酶变体库。
全球每年产生超过 3.5 亿吨 PET 塑料废物。然而，垃圾填埋和焚烧等传统处置策略浪费了宝贵的资源，并造成严重的环境污染。这项新技术有助于防止这种情况发生。
未来的用途可能会超出回收箱的范围。大自然限制生命只能含有 20 种标准氨基酸。
但科学家现在可以通过使用定制的合成构建块扩展该工具包，以外科手术般的精度调整蛋白质。
同样的单分子策略很快将被用于制造用于绿色制造、先进生物燃料和靶向医疗的超高效酶。
该研究发表在期刊上 应用化学国际版。
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