大量塑料制品被使用后丢弃或进入垃圾填埋场,最终流入自然环境中,已经造成了严重的环境污染问题。聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）作为使用最广泛的塑料之一,由于其降解困难,已有的回收方法都不能实现PET的绿色高效回收再利用。PET水解酶介导的PET生物降解由于无污染、条件温和的优势,近年来受到人们的广泛关注。然而,目前已知的PET水解酶催化效率过低,无法满足实际需求,因此,急需开发新型高效的PET水解酶来解决日益严重的PET污染问题。PET水解酶催化效率低下的原因之一是酶分子与PET膜结合能力差,而多种碳水化合物结合结构域（CBM）已被证实能够与PET膜结合。因此,构建CBM与PET水解酶的融合蛋白,有望增强酶与PET的结合能力,进而提升酶分子对PET的降解能力。但由于CBM与PET膜结合的机制目前尚不明确,从庞大的家族中筛选出合适的CBM十分困难。基于上述考虑,本研究以PET水解酶中效率较高的叶枝堆肥角质酶（LCC）作为研究对象,定点突变获得了四突变体ICCG（F243I/D238C/S283C/Y127G）;筛选获得4个不同来源的CBM,并与ICCG构建了相应的融合蛋白,最后通过分子动力学模拟对CBM与PET可能的结合位点和机制进行了系统探究。结果表明:角质酶LCC的最适p H为9.0,最适温度温度为50℃,具有良好的热稳定性;突变体ICCG最适p H同样为9.0,最适温度提升至60℃,略高于LCC,表明ICCG热稳定性更为突出;同时,根据反应后PET表面形貌的扫描电镜分析显示,ICCG对PET膜的降解能力显著优于LCC。接着,筛选获得了4个不同来源的CBM,构建了CBM与ICCG的融合蛋白。以PET四聚体为配体,分别与4个CBM进行分子对接,并根据分子对接的结果选择合适的位置为初始构象进行分子动力学模拟,结果表明,筛选出的4个CBM均具有与PET结合的潜力,有望提升融合蛋白对PET的降解能力。最后,通过结合自由能计算和能量分解,得到4个CBM与PET结合时各自的关键性残基以及残基与PET分子间主要的相互作用,总结4个CBM与PET结合的异同点可知,CBM与PET的结合过程中,范德华相互作用是主要驱动力,侧链带有环状结构的氨基酸可能发挥着重要作用,环状结构的分布和取向,影响对CBM与PET的结合能力;侧链带正电的精氨酸也可能对结合有促进作用。综上,本研究筛选并构建显著提升PET降解能力的CBM-PET水解酶融合蛋白,为高效PET水解酶的理性设计及PET分子的降解与循环再利用提供了良好的思路。然而,由于长春新冠疫情的影响,本研究未能完成融合蛋白降解活性的检测,后续将系统评价融合蛋白PET水解活性,并基于计算机辅助设计与理性设计构建催化能力更为优良的PET水解酶分子。