调控对苯二甲酸代谢增强Ideonella sakaiensis的PET降解效能及其环境应用

《Journal of Hazardous Materials》：Regulation of terephthalic acid metabolism drives the enhancement of PET degradation in Ideonella sakaiensis

本研究通过调控Ideonella sakaiensis中对苯二甲酸（TPA）的代谢通路，显著提升了其对聚乙烯 terephthalate（PET）的降解效率。基因编辑实验表明，加速TPA代谢可促使PET水解相关基因转录水平上调，最终实现室温下PET降解率提升46.9%（重量减少达83.6%），为微生物降解塑料废物及实现高值化学品转化提供了新策略。

　　

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Materials and reagents

无定形PET薄膜（货号ES301445）购自Goodfellow有限公司（德国巴特瑙海姆）。对苯二甲酸（TPA）和BHET购自Sigma-Aldrich（中国上海）。MHET购自阿拉丁工业公司（中国上海）。聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯（PBAT）和聚丁二酸-对苯二甲酸丁二酯（PBST）颗粒由赫势立新材料有限公司（中国南京）提供。其他化学品购自中国石化集团（中国北京）。RNA提取试剂盒、

Construction of the gene editing system of I. sakaiensisand the parent IsΔpyrF**

目前使用的CRISPR-Cas9系统在高GC含量微生物（如GC含量达70.4 mol%的I. sakaiensis）中可能面临挑战，因为设计特异且稳定的RNA较为困难。自杀质粒（例如pK18^mobsacB）依赖细菌自身的重组机制和选择压力，可能在I. sakaiensis的基因编辑应用中更具优势。基于抗生素敏感性分析，发现I. sakaiensis

Conclusion

本研究证明了通过靶向基因操纵I. sakaiensis具有增强PET降解的潜力。通过探究TPA代谢与PET降解之间的关系，揭示了影响PET降解效率的关键遗传因素。具体而言，敲除tpatp和tbp显著降低了PET降解速率，而删除调控基因tphR则提升了PET降解。此外，在缺失tphR的菌株中过表达tpatp

Environmental implication

在自然环境中，部分PET废弃物被丢弃，进而导致微塑料污染和资源浪费。本研究探索了Ideonella sakaiensis中TPA代谢与PET降解的关系。敲除TPA代谢相关基因（tpatp、tbp和tpado）显著降低了PET降解速率。然而，删除调控基因tphR使PET降解提升了30.9%。通过敲除tphR并过表达tpatp，实现了PET降解46.9%的提升。