AI-engineered酶吃整个塑料容器

plastic-degrading酶氨基酸改变加大了设计的一种机器学习算法可以depolymerise聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)至少两倍,比下一个最好的工程酶在低温下。

六年前科学家筛选碎片的塑料瓶回收工厂发现了一种细菌,可以降低宠物。生物有两个酶水解聚合物首先到mono -对苯二甲酸(2-hydroxyethyl),然后到对苯二甲酸和乙二醇作为能源使用。

一个酶特别是PETase,已成为蛋白质工程的目标努力,使其稳定在较高的温度和提高其催化活性。一个团队在哈尔高山从德克萨斯大学奥斯汀分校在美国创造了一个PETase可以降低51个不同的宠物用品,包括整个塑料容器和瓶子。

一个神经网络帮助团队决定如何修改蛋白质支架。算法首先训练19000蛋白质的大小相似,但不同的功能。对于每个PETase的290个氨基酸,程序检查它是否适合它的直接结构环境中与其他蛋白质。一种氨基酸,并不是一个适合可能不稳定的来源,和算法提出了一个不同的氨基酸,高山解释道。

高山说,机器学习是越来越强大的识别时改变氨基酸的影响在活性部位。这意味着它能平衡进化活动之间的平衡和稳定。

数以百万计的可能的组合,研究人员将目光锁定在三个建议氨基酸替换。结合两个修改从先前PETase工程的努力,他们设计了一种酶,这种酶是“高度,高度活跃,特别是在较低的温度,相比其他的外面,高山说。

在50°C,在水解酶几乎两倍活跃的小样本比宠物食品容器另一个工程PETase在70°C。酶甚至depolymerised整个塑料蛋糕托盘在48小时内,和团队表明,它可以使一个新的塑料项退化的浪费。

‘我真的很喜欢在他们的研究的是,他们还把它外部的实验室在某种程度上,“说莎拉Kakadellis研究塑料bioeconomy伦敦帝国理工学院,英国。而不是只在这种酶在非晶态宠物电影从实验室供应商,高山的团队利用小块从宠物产品在当地超市买的。

这是一个激烈的改进比其他酶已经发展到目前为止,“Kakadellis说。但像其他酶,它挣扎与更多的水晶塑料。降低高度结晶PET瓶,高山的团队融化瓶塑料非晶态。

“本研究…证明了酶工程的机器学习方法是有用的,”说吴边来自中国科学院、他的团队创建不同的改性PETase在2021年。算法,他指出,设法揭开被其他方法所忽略的某些修改。虽然吴对新PETase的有效性,他警告说,酶的最佳工作温度50°C”既不适合高温降解——(它)应该在玻璃化转变温度附近的宠物,也不能满足现场的需要降解的。

酶解聚是否会最终被用于大规模回收还有待观察。全球大多数宠物而不是解聚回收熔化和重塑,但其属性与每个周期恶化。在那里有些化学解聚方法,但这些通常是高能源密集型。

酶的很大的优势是,它们可以比化学更特定的催化剂,“Kakadellis解释道。可能是更容易,理论上,使用酶降解更加多样化的废物流。高山补充说,有辱人格的所有不同的塑料,在箱子的一个主要挑战任何回收方法来解决。他的团队正在继续调查酶回收的实践方面,以及扩大聚合物之外的宠物。

还有许多其他流的更难降解塑料,因为他们不是聚酯,聚烯烃,“Kakadellis说。最主要的是控制塑料流在前面。”