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聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）塑料是由石油提炼的对苯二甲酸（TPA）和乙二醇（EG）经酯化和缩聚反应制成。由于其优异的性能，它被广泛应用于各种领域，年产量超过8200万吨。然而，PET塑料的回收利用仍然是一项重大挑战，仅有约28.4%的PET塑料产品可回收利用，这加剧了环境中的塑料废物问题。大部分PET被填埋或焚烧，对环境造成严重危害，并对全球生态系统构成严重威胁。

近日，电子科技大学生命学院生物信息学团队在环境与生态学领域大类1区TOP期刊Bioresource Technology发表了题为“Signal peptide independent secretion of bifunctional dual-hydrolase to enhance the bio-depolymerization of polyethylene terephthalate”的研究论文。该研究针对PET塑料降解酶（IsPETase）胞外分泌和降解活性的瓶颈问题，聚焦国家“双碳”目标，建立了一种无信号肽依赖的高效分泌双PET水解酶系统促进PET塑料生物降解。

IsPETase来源于一种“吃”PET塑料的细菌（Ideonella sakaiensis），由于PET塑料无法进入细胞内，已经采用多种微生物成功分泌IsPETase。其中，大肠杆菌因其生长速度快、成本低、蛋白表达量高，是最有希望的候选者。因此，多个研究聚焦于提高IsPETase在大肠杆菌中的分泌能力，包括使用不同信号肽以及信号肽与增强子结合，但该酶的分泌能力与工业要求仍相差甚远。本研究将另一个PET水解酶TfH融合在FAST-PETase（IsPETase的优势突变体）的N端，构建了一种新型双PET水解酶（TfH-FPE）无信号肽分泌系统。TfH-FPE不仅能解聚PET，还能降解磷脂增加细胞膜的通透性，使其泄露至培养基。IsPETase在大肠杆菌中的表达主要形成包涵体，这可大大阻碍了其分泌生产。因此，在双酶分泌系统中共表达分子伴侣GroEL/ES可促进TfH-FPE的可溶表达，导致纯化的分泌型TfH-FPE达到104± 5.2 mg/L，是使用信号肽分泌酶的32.5倍。 

图1. 研究流程概述（A）、TfH-FPE分泌的SDS-PAGE分析（B）

与单独FAST-PETase相比，TfH-FPE具有显著的PET降解能力，降解的释放产物提高了6倍，同时比等摩尔TfH和FAST-PETase混合多2倍。此外，TfH-FPE产物的释放还比目前报道的双酶组合（FAST-PETase + TfCa）多5.1倍。总之，这项研究探索了一种高效生产TfH-FPE的新型分泌方法，并为通过多酶级联促进PET生物降解提供了一种有价值的工具。

图2.（A）、（B）和（C）评估不同温度下TfH-FPE的PET降解能力，（D）比较TfH-FPE与双酶组合（FAST-PETase + TfCa）的PET降解能力。 

该研究论文第一作者为电子科技大学生命学院2021级博士研究生阿尔里主，通讯作者为电子科技大学生命学院汤丽霞教授。该研究得到了四川省科技基金基础研究项目和电子科技大学医工交叉基金的资助。