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Structure-Guided Engineering of a Versatile Urethanase Improves Its Polyurethane Depolymerization Activity
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DOI：10.1002/advs.202416019.png)
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摘要
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聚氨酯（PUR），作为第五大常见的合成聚合物，对全球塑料废物问题产生了显著影响。基于生物技术的回收方法 recently emerged as innovative solutions to plastic waste disposal, 并激发了科学界和工业界对发现和设计高效塑料降解酶的兴趣。本文报道了元基因组衍生的具有解聚活性的脲烷酶UMG-SP2的无配体晶体结构，分辨率为2.59 Å，以及其与自杀性水解酶抑制剂和短链氨基甲酸酯底物结合的（共）结构，分辨率分别为2.16 Å和2.40 Å。结构分析和分子动力学模拟表明，由残基219-226组成的柔性环L3对于调控UMG-SP2的水解活性至关重要。UMG-SP2的半理性重设计揭示了优越的变体A141G和Q399A，它们在聚酯-PUR和一种二亚甲基二胺衍生物的PUR上的活性分别比野生型酶提高了30.7倍和7.4倍。这些发现加深了对PUR水解酶结构与功能关系的理解，这些酶有望用于开发有效的工业PUR回收工艺并减轻塑料废物的环境影响。
Keyword:
crystal structures
enzyme engineering
molecular dynamics simulations
plastic degradation
polyurethane
urethanase
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14.1
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