要打破塑料瓶，科学需要一把微型手术刀，而不是锤子。
澳大利亚国立大学 (ANU) 的研究人员发现，改变塑料酶中的单个原子可以增强其威力。
Twiak 允许酶以接近正常速度两倍的速度吞噬聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET)，而不会在高温下融化。因此，这个小小的改变可以对淹没在垃圾中的地球产生巨大的影响。
研究表明，在塑料降解酶 (PETase) 中添加合成和非规范氨基酸氮杂色氨酸可能会破坏催化活性和热稳定性之间的平衡。
该研究的主要作者 Alvy Abdelkader 博士说：“可以一次又一次地对酶进行改造，使其发挥更好的作用，但最终会达到这样的程度：让它们变得更活跃，也会让它们变得更不稳定，反之亦然。” “我们已经证明，你可以通过极其精确地改变它（精确到单个原子）来突破这一限制，同时保持酶的结构和稳定性。”
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 酶的挑战。提高酶的塑料降解率通常需要进行广泛的基因改造，从而损害其结构完整性。该酶使用 20 种天然氨基酸，可以更快地分解塑料，几乎总是导致其在高温下分解。
高活性变体在热应激下迅速降解，而稳定变体表现太慢，不具备商业可行性。
澳大利亚国立大学团队通过将关注范围缩小到绝对极限：“一个原子”克服了这一挑战。
特别是，氨基酸色氨酸被称为氮杂色氨酸的合成对应物取代。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碳-氢孤对电子对。
这颗原子弹改变了一切。改进后的酶可将 PET 塑料的粉碎时间缩短一半，同时保持其耐热性。
“通过利用团队在蛋白质中特定引入非规范氨基酸的专业知识，我们可以进行微小的化学变化，从而使我们能够以以前难以实现的精确度调整蛋白质，”合著者 Thomas Huber 教授说。
全球塑料危机
为了查明他们的核手术是否有效，研究小组还必须测试它是如何运作的。
测量塑料破损的标准测试速度非常慢，因为刚性 PET 塑料难以熔化，从而将测试时间延长了几天。为了克服这一障碍，澳大利亚国立大学研究小组设计了一种名为 PEtra 的荧光检测方法。该仪器依靠在反应过程中发光的可溶性液体交换器，将测量时间缩短至几分钟，并允许评估大型酶变体库。
全球每年产生超过 3.5 亿吨 PET 塑料废物。然而，垃圾填埋、焚烧等常见的垃圾处理方式在浪费宝贵资源的同时，也造成了严重的环境污染。这项新技术可以帮助防止这种情况发生。
下次用途可能远远超出垃圾桶。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件增强这些工具，以外科手术般的精确度调整蛋白质。
同样的单原子策略很快就能用于设计用于绿色生产、先进生物燃料和靶向医疗的高效酶。
该研究发表在期刊上 应用化学国际版。
