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美国MIT化学家确定了可以生产可降解生物塑料的细菌酶结构

2016-11-15 268浏览 标签:

20161111日,美国麻省理工学院(MIT)官网介绍了其化学家们对一种可以生产生物降解塑料的细菌酶的结构确认,这将有助于化学工程师对这种酶的调整,促进其工业化应用。

这种聚羟基链烷酸酯(PHA)合成酶几乎在所有的细菌中都存在,被用于在食物短缺的时候制造大聚合物以储存碳。某些菌种(如钩虫贪铜菌Cupriavidus necator)甚至可以用这种酶制造并储存其本身干重85%那么多的高分子。这种细菌酶一直以来备受化学工程师们的关注,因为这种合成酶可以合成不同性能的生物高分子,可以是硬质塑料,也可以是弹性体,这些产物作为细菌的“储备粮”,可以实现生物降解。这些子单元的合成过程在酶的控制下是精确可控的,聚合度可以达到30000。这种酶的结构和合成机理已经困扰了科学家们20年,MIT的化学家们成功得到了这种酶的蛋白质结晶,并通过表征得到的晶体学数据得到了酶的结构。如图2所示,高分子在酶中合成的入口及出口结构位置清晰明了。

已经有一些生物技术公司将PHA合成酶在医药用聚合物材料的生产中进行应用。利用细菌酶的合成方法优势在于对所得聚合物性能的可控性,弊端在于成本高昂。虽然在消耗类常规高分子用品中与石化类产品的价格竞争力较弱,但是通过对这种酶结构的精确掌握,化学工程师们可以更好利用酶生产具有独特性状的聚合物添加剂、胶乳和医疗用材料等高附加值产品。相关业内人士,刚刚将PHA生物聚合技术卖给另一家公司的美国Yield10 Bioscience/Metabolix公司首席科学家兼研究副总裁Kristi Snell表示,这项研究得到的结构信息对成本影响不大,但是将会打开新材料的应用的可能性。


1 MIT的化学家已经确定了可以生产可生物降解塑料的细菌酶的结构,这可以帮助化学工程师调整酶,使其在工业上更有用(图片来自MIT官网)



2 PHA酶的结构图,这种酶是细菌用来生产类似于塑料的长链聚合物;MIT的化学家们已经确定了聚合物结构单元进入并完成合成的开口位置(图片来自MIT官网




动态链接:http://news.mit.edu/2016/step-toward-biodegradable-plastics-1111

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