聚对苯二甲酸酯降解酶的分子改造技术进展研究

朱孟宇1，戈钧1, 2, 3（1.清华大学化学工程系／工业生物催化教育部重点实验室；2.绿色生物制造全国重点实验室；3.清华大学合成与系统生物学研究中心）

摘要：塑料污染已成为全球性的环境挑战，其中，聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）作为应用最广泛的合成塑料之一，其高效降解技术的开发对推动塑料废弃物管理和资源化利用至关重要。近年来，研究表明，以PET降解酶为核心的生物催化降解策略可实现PET废弃物的闭环处理。因此，PET降解酶的性能优化已成为该领域的研究重点。本文系统解析了PET降解酶与底物之间的相互作用机制，在此基础上，从定向进化、半理性设计、理性设计和机器学习驱动设计四个方面，综述了PET降解酶的分子改造技术进展，特别强调了机器学习在PET降解酶分子改造中的重要作用，并分析了当前研究面临的重要挑战，包括PET降解酶在低温条件下催化活性不足，限制了其在堆肥等低温环境中的应用；PET降解酶对高结晶度PET的解聚效率较低，难以满足工业化降解需求。针对上述问题，机器学习与酶工程深度融合是未来发展的重要趋势，从而加速高效PET降解酶的开发，突破生物降解技术的产业化瓶颈，推动绿色循环经济的高质量发展。

关键词：PET；生物降解；PET降解酶；定向进化；理性设计；机器学习