作者：Yi Zheng, Tianyuan Su*, Qingsheng Qi

01 论文信息

论文信息

Zheng Y, Su T, et al. Landscape profiling method for mining novel PET hydrolases: advances and industrial implications[J].Green Carbon, 2025.

论文网址

https://doi.org/10.1016/j.greenca.2025.05.001

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Landscape profiling method for mining novel PET hydrolases: Advances and industrial implications

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Green Carbon文章 | 山东大学苏田源副研究员：全景式特征分析助力挖掘新型PET水解酶

02 背景简介

聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）是一种广泛用于包装、纺织品和饮料瓶的聚酯材料。它的使用量大、废弃率高、抗降解性强，造成了严重的环境污染和资源浪费，亟需建立有效的回收利用策略。使用PET水解酶将PET降解成单体而后再合成PET是一种环保、可持续的解决方案。目前，已经有一些PET水解酶被发掘，但主要依赖同源序列比对及耗费大量人力物力的筛选方法，无法覆盖自然界中潜在的具有序列多样性的高效PET水解酶。

来自山东大学微生物改造技术全国重点实验室的苏田源副研究员、祁庆生教授在Green Carbon上发表题为“Landscape profiling method for mining novel PET hydrolases: advances and industrial implications”文章，针对韩国庆北大学Kyung-Jin Kim教授团队发表于Science上的文章“Landscape profiling of PET depolymerases using a natural sequence cluster framework”进行了系统性分析和点评。

03 文章简介

建立聚酯酶-脂肪酶-角质酶家族的全景式特征数据

针对具有潜在PET水解活性的聚酯酶-脂肪酶-角质酶家族，研究团队设计了一种邻域分析模块，通过使用每个序列的距离直方图数据来控制网络严格性，由此生成了更准确详细的二维语义网络。基于网络上节点的簇和密度分布，采用分层和簇抽样方法对代表性节点进行抽样，并通过实验测定PET水解活性和热稳定性。检测的105个节点中有58个具有PET水解活性，占比高达55.2%。

使用聚类抽样进行二次筛查

通过进一步对PET水解酶聚集的关键簇进行聚类抽样及筛查，53个节点中有49个节点具有PET水解活性，占比高达92.4%。最有效的两个节点被命名为Mipa-P和Kubu-P。

设计高活性PET水解酶突变体

使用交叉模版工程方法（cross-template engineering method）改造Mipa-P和Kubu-P，获得了活性及热稳定性进一步提高的突变体Mipa-P^M19和Kubu-P^M12。在20% (w/w) 底物负载的工业条件下Kubu-P^M12可在8小时内降解90%的PET废弃物。

总结与展望

PET水解酶的全景式特征分析加深了对于PET水解酶自然界中分布的理解，并提高了生物回收PET的效率。随着基因组资源库和蛋白质工程工具的不断发展，全景式特征分析与高通量筛选方法的结合将不断解锁更多新型生物催化剂，为建立PET循环经济铺平道路。

04 作者简介

苏田源 副研究员

苏田源，山东大学微生物改造技术全国重点实验室长聘副研究员，泰山学者青年专家，硕士生导师。于山东大学硕博连读获得微生物学博士学位，师从祁庆生教授。主要研究方向为塑料降解菌（酶）的挖掘、鉴定及改造，有机废弃物的资源化利用。先后主持国家自然科学基金青年项目、国家重点研发计划子课题、“一带一路”国际科学组织联盟合作项目、山东省自然基金青年及面上等项目10余项。以第一作者或通讯作者在ACS Catalysis、Bioresource Technology、Waste Management、ACS Synthetic Biology、iScience等期刊发表学术论文30余篇，参编英文专著1部，申请发明专利8项。

05 Green Carbon

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