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Internal Electric Field Boosts Enzyme-Catalyzed Polylactide Depolymerization
DOI:10.1021/acssuschemeng.5c06359.png)
摘要
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生物可降解塑料被视为其石油化工对应物的替代品,具有降低环境影响和危害性的特点。新兴的担忧表明,即使是“生物可降解”塑料,如聚乳酸(PLA),也可能在自然环境中持续较长时间,从而带来环境风险。近期已有几种有前景的PLA水解酶及其变体被表征,而蛋白酶的催化机制在很大程度上仍未被探索。在此,我们利用广泛的量子力学/分子力学分子动力学模拟,阐明了由丝氨酸蛋白酶ProteinTFLTIER催化的PLA水解机制。整个酶促水解过程包括三个主要阶段:底物结合、催化过程和产物释放。底物结合和产物释放均具有相对较低的自由能垒(12.4–13.1 kcal·mol–1),而在催化过程中的产物形成步骤被确认为速率决定步骤,其自由能垒为15.6 kcal·mol–1。通过利用定向外部电场研究,我们证明源于ProteinTFLTIER的预组织电场可促进催化过程。更重要的是,我们发现过渡态和反应物中的平均电场强度存在显著差异,这可能进一步提高催化效率。这些见解对于理解酶催化的PLA解聚机制具有重要意义,并将有助于通过优化其内部电场来设计高性能酶。
期刊
IF:
7.3
论文数:
1.7W
被引数:
10.7W
机构
引用论文
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