中国科学院生态环境中心环境化学与生态毒理学国家重点实验室刘倩等在天然酶诱导的塑料生物降解技术方面取得进展。相关成果以“High-efficiency degradation of PET plastics by glutathione S-transferase under mild conditions”为题，在线发表于Environmental Science & Technology（Environ. Sci. Technol. 2024, DOI: 10.1021/acs.est.4c02132）。
塑料污染问题在全球范围内对环境和生态构成了重大威胁。应对这一挑战需要创新方法，特别是在塑料生物降解领域。塑料通常被认为是化学惰性、耐生物降解。虽然之前的研究已经发现一些能够降解塑料的酶，但大多数都是微生物酶或人造工程酶。
本研究发现PET塑料可以在温和的条件下被哺乳动物体内天然存在的酶高效降解，包括II期代谢同工酶——谷胱甘肽S-转移酶（GST）、I期代谢酶——细胞色素P450和胰蛋白酶。在环境或生理条件下，PET塑料的降解率可达到98.9%，降解速率为2.6 g·L-1·h-1。这一发现揭示了一种生物手段解决塑料污染的潜在的新途径。
图1. GST、CYP450、胰蛋白酶等天然酶诱导的塑料降解示意图
在降解机制方面，之前报道的微生物和工程酶基本上都是基于水解反应。本研究提出了一种新的PET降解机制，即通过氮化和氧化作用的PET单体裂解和释放。这一发现丰富了对塑料降解所涉及的机制和途径的理解。此外，在人血清样本中也测试了这种方法，结果表明GST能在人血清中降解PET塑料，表明塑料在真实生物和人体中降解的可能性，有助于更好地了解塑料在生物体中的代谢和归趋。
该技术目前已经获得中国发明专利（ZL202110114200X）和美国发明专利（US 11,952,468B2）授权。
该论文的通讯作者为刘倩研究员，第一作者为中心毕业生黄秀（现为四川大学华西公共卫生学院（华西第四医院）特聘副研究员）。该工作得到了国家自然科学基金委国家杰出青年基金、面上项目、青年基金以及四川大学引进人才科研启动经费资助等项目的支持。
相关论文链接：
https://doi.org/10.1021/acs.est.4c02132
会议室预定
