随着全球对塑料污染问题的关注日益加深，利用酶催化技术实现塑料的高效回收成为行业焦点。其中，聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）作为最常见的塑料之一，其酶解回收技术备受瞩目。然而，PET在高温下更易软化分解，一般酶却难以耐受高温环境，这一矛盾长期制约着该技术的工业化进程。日本东京理科大学研究团队近期通过结构生物学手段，成功破解了一种耐热酶的“高温生存”密码，为突破这一瓶颈提供了全新视角。
该研究由东京理科大学先进工学部生命系统工学科西野达哉教授团队主导，聚焦于一种源自嗜热丝状菌Chaetomium thermophilum的角质酶（Cutinase）。研究团队巧妙结合了X射线晶体结构解析与差示扫描量热法（DSC），深入探究了该酶在高温环境下的稳定性机制。实验数据显示，该酶在66.4℃和69.5℃附近呈现分阶段的热变性特征，表明其内部存在不同耐热性的结构域，这种“分步响应”特性使其能在高温下保持整体稳定。
核心发现在于揭示了该酶独特的“刚柔并济”结构特征。在活性位点附近，存在一个类似“盖子”的结构域（lid loop）。当没有底物结合时，该“盖子”处于闭合状态，活性中心被盐离子占据，酶处于非活跃状态；一旦底物（如模拟物对硝基苯酚）结合，盐离子被置换，“盖子”随即发生构象变化而开启，暴露出催化位点。这种“整体骨架高度刚性以维持耐热性，局部区域高度柔性以执行分子识别”的机制，完美解决了传统酶在耐热性与催化活性之间难以兼得的难题。
日本作为全球塑料回收技术的前沿阵地，正积极寻求从物理回收向化学回收的转型。角质酶作为一种能分解聚酯类物质的酶，近年来在PET回收领域异军突起。然而，日本本土的酶制剂产业长期面临高温稳定性不足的痛点。此次研究不仅阐明了耐热角质酶的工作原理解析，更通过对比不同菌种角质酶的结构差异，为定向改造酶分子提供了明确的靶点。相关成果已于2026年3月24日在线发表于国际学术期刊《Crystals》，标志着该领域在基础理论层面取得重要突破。
尽管PET分子与酶的**结合模式及分解机理仍需进一步解析，但这一发现已为开发下一代高效、低能耗的塑料生物回收技术指明了方向。对于中国而言，在“双碳”目标驱动下，生物酶法回收塑料是极具潜力的战略方向。国内企业可借此契机，加强与国际**科研机构的合作，加速耐热酶种的筛选与定向进化，推动生物制造与循环经济的深度融合，抢占绿色技术高地。