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聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是目前白色污染的主要来源之一,其生物降解受到越来越多的人关注。来自Ideonella sakaiensis的聚对苯二甲酸乙二醇酯水解酶(PETase)在室温下表现出非常强的降解PET的能力,被认为是解决聚酯塑料污染的潜在参与者。本文拟通过对PETase的理性设计提高其降解PET的能力,同时构建混菌体系来实现对PET的绿色降解。在本研究中,首先基于PETase和底物2PET结合时复合物模型探索了PETase与底物2PET之间的相互作用。为此,通过对底物结合沟周围的六个关键残基进行改造,发现三种突变体(R61A,L88F和I179F)的酶活性相比野生型分别提高了1.4倍,2.1倍和2.5倍。随后,为了使枯草芽孢杆菌能高效分泌PETase,本研究对枯草芽孢杆菌中十种不同的信号肽进行筛选,发现胞外酯酶对PETase的分泌效果最好。当以枯草芽孢杆菌为底盘,利用胞外酯酶的信号肽分泌PETase和MHETase降解PET时,降解产物对苯二甲酸(TPA)对PETase存在明显的抑制作用。为了解决TPA的抑制作用以及降解产物TPA和乙二醇(EG)对环境的毒害作用,在本研究中设计构建了由枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis 168)、恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida KT2440)和红球菌(Rhodococcus jostii RHA1)构成的混菌体系。在这个四菌体系中,两株枯草芽孢杆菌分别通过分泌PETase和MHETase来降解PET,降解产物TPA和EG分别被红球菌和恶臭假单胞菌利用,实现PET的绿色降解。研究发现恶臭假单胞菌在有机氮存在的情况下会强烈的抑制其他菌体的生长,红球菌的菌体量会对混菌降解体系产生较为明显的影响。通过对培养基、培养条件、以及接种比例的优化,该混菌体系能够高效的降解PET,七天能使PET膜的质量降低了26.3%。相比枯草芽孢杆菌单菌降解体系而言,混菌降解PET的效果提高了6倍。本研究探索出了一种利用人工混菌体系生物降解PET塑料的方法,这为高分子聚合物的生物降解提供了新的思路。