小漆酶ASLAC介导聚乙烯生物解聚及其升级循环潜力研究

针对聚乙烯(PE)塑料难降解造成的环境挑战，研究人员通过计算机辅助筛选发现来自Amycolatopsis sp. ATCC 39116的小漆酶ASLAC具有高效PE降解能力。利用Yarrowia lipolytica表达系统结合SEM/AFM表征证实其降解效果，并通过分子对接揭示其疏水平面结合位点的独特优势。该研究为PE生物降解及升级循环提供了新型酶工具，发表于《Journal of Hazardous Materials》。

　　

聚乙烯塑料作为年产量超400万吨的环境顽疾，其碳链结构的顽固性导致传统生物降解手段收效甚微。尽管已有研究聚焦含酯键塑料的降解，但占塑料总量63%的聚烯烃（特别是占比26%的PE）仍缺乏有效解决方案。现有微生物降解途径中，初始碳链断裂被公认为限速步骤，而漆酶因其广谱底物特异性、无需辅因子及环保特性成为突破口。然而传统漆酶受限于狭窄的结合位点，且PE降解分子机制尚不明确，亟需发现新型高效酶制剂。

韩国科学技术研究院（KIST）团队通过计算机辅助筛选，从Amycolatopsis sp. ATCC 39116中鉴定出小漆酶ASLAC。研究采用多学科技术：通过Yarrowia lipolytica异源表达系统比较4种漆酶的PE降解效率；利用扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)定量表征PE膜表面形貌变化；结合分子对接模拟解析ASLAC底物结合位点特征；对311个小漆酶序列进行系统发育分析分类。

【Identification of novel laccase enzymes】
通过计算机引导筛选发现ASLAC在Yarrowia lipolytica表达系统中展现最高生物量产量，表明其PE碳源利用优势。区别于传统漆酶，ASLAC具有独特的疏水平面构象结合位点，分子对接证实该结构更利于PE聚合物结合与切割。

【Phylogenetic tree analysis】
系统发育分析将小漆酶分为5类，ASLAC所属的Ia型亚组显示出最优PE降解潜力，为后续酶制剂开发提供分类学依据。

【Environmental Implication】
ASLAC在宽pH(3-9)、温度(20-70°C)及有机溶剂条件下保持活性，其降解产物可被Y. lipolytica转化为生物能源，实现从污染物到资源的闭环。

该研究首次阐明小漆酶通过疏水结合位点降解PE的分子机制，突破传统漆酶的空间限制。ASLAC在Yarrowia lipolytica系统中的成功表达，不仅为PE生物降解提供高效工具，更开创"酶解-微生物转化"的升级循环新模式。研究提出的Ia型漆酶分类标准，为后续环境酶制剂开发指明方向，对实现碳中和背景下的塑料污染治理具有重要实践意义。发表于《Journal of Hazardous Materials》的这项成果，为解决聚烯烃污染这一全球性难题提供了全新的生物催化策略。