摘要
聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）是最为常用的合成塑料之一，由于其极强的抗降解性，已成为全球塑料污染的主要来源。利用PET水解酶（PETase）进行酶解降解被视为一种可持续的PET回收策略；然而，野生型PETase的耐热性较差，限制了其在工业上的应用。为阐明不同PET水解酶在热稳定性方面的差异及其分子机制，研究人员在30℃、50℃和70℃下对野生型PETase、FAST-PETase以及耐热性更强的角质酶变体LCC-ICCG进行了长时间尺度的分子动力学模拟。通过结合结构稳定性、残基灵活性、刚性网络、自由能景观以及神经关联推理模型进行分析，发现与野生型PETase相比，FAST-PETase和LCC-ICCG在更高温度下具有更高的构象稳定性且结构灵活性更低。这种更好的耐热性源于更为紧凑的自由能景观、更强的残基相互作用网络，以及在受热干扰时催化结构的更好保持。这些结果表明，结构刚性与构象灵活性之间的最佳平衡对于维持酶在高温下的稳定性至关重要。总体而言，这项研究从分子层面揭示了影响PETase耐热性的结构因素，并为合理设计高效且耐热的塑料降解酶提供了理论依据。
