Structure‐Guided Engineering of a Versatile Urethanase Improves Its Polyurethane Depolymerization Activity

解聚 聚氨酯 聚酯纤维 己二酸 材料科学 生物降解 水解 化学 有机化学 高分子化学
作者
Zhishuai Li,Xu Han,Lin Cong,Pushpendra Singh,Pedro Paiva,Yannick Branson,W.J. Li,Yangyang Chen,Da’san M. M. Jaradat,Frank Lennartz,Thomas Bayer,Louis Schmidt,Ulrike Garscha,You Song,Pedro Alexandrino Fernandes,Maria J. Ramos,Uwe T. Bornscheuer,Gert Weber,Ren Wei,Weidong Liu
出处
期刊:Advanced Science [Wiley]
标识
DOI:10.1002/advs.202416019
摘要

Polyurethane (PUR), the fifth most prevalent synthetic polymer, substantially contributes to the global plastic waste problem. Biotechnology-based recycling methods have recently emerged as innovative solutions to plastic waste disposal and sparked interest among scientific communities and industrial stakeholders in discovering and designing highly active plastic-degrading enzymes. Here, the ligand-free crystal structure of UMG-SP2, a metagenome-derived urethanase with depolymerization activities, at 2.59 Å resolution, as well as its (co-)structures bound to a suicide hydrolase inhibitor and a short-chain carbamate substrate at 2.16 and 2.40 Å resolutions, respectively, is reported. Structural analysis and molecular dynamics simulations reveal that the flexible loop L3 consisting of residues 219-226 is crucial for regulating the hydrolytic activity of UMG-SP2. The semi-rational redesign of UMG-SP2 reveals superior variants, A141G and Q399A, exhibiting over 30.7- and 7.4-fold increased activities on polyester-PUR and a methylene diamine derivative of PUR, respectively, compared to the wild-type enzyme. These findings advance the understanding of the structure-function relationship of PUR-hydrolyzing enzymes, which hold great promise for developing effective industrial PUR recycling processes and mitigating the environmental footprint of plastic waste.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
虚幻寄凡完成签到 ,获得积分10
刚刚
wqk完成签到,获得积分10
刚刚
沉静思卉完成签到,获得积分10
1秒前
FATYE发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
无花果应助Hilda007采纳,获得10
2秒前
srics完成签到,获得积分10
3秒前
Skywalk满天星完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
钱罐罐发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
5秒前
梁海萍发布了新的文献求助10
6秒前
是真的不吃鱼完成签到,获得积分10
7秒前
8秒前
思源应助钱罐罐采纳,获得10
10秒前
10秒前
11秒前
2323142578发布了新的文献求助10
11秒前
墨墨的小蝴蝶完成签到,获得积分10
15秒前
岱山完成签到,获得积分10
15秒前
昏睡的豆芽完成签到,获得积分10
16秒前
FATYE发布了新的文献求助10
16秒前
tty发布了新的文献求助10
17秒前
2323142578完成签到,获得积分20
18秒前
YL完成签到 ,获得积分10
18秒前
20秒前
20秒前
20秒前
FATYE发布了新的文献求助10
20秒前
21秒前
22秒前
胡图图发布了新的文献求助10
24秒前
ASDq发布了新的文献求助10
27秒前
28秒前
Liuruijia完成签到 ,获得积分10
28秒前
orixero应助tty采纳,获得10
28秒前
29秒前
大白完成签到,获得积分10
29秒前
30秒前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Development of a Bridge Weigh-In-Motion System: A technology to convert the bridge response to the passage of traffic into data on vehicle configurations, speeds, times of travel and weights 1000
Organic Reactions, Volume 116 1000
Current concepts in cutaneous toxicity : proceedings of the Fourth Conference on Cutaneous Toxicity, Washington, D.C., May 9-11, 1979 1000
ズームレンズの光学設計に関する研究 800
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7277117
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8898161
关于积分的说明 18816477
捐赠科研通 6949750
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3206414
关于科研通互助平台的介绍 2377420
邀请新用户注册赠送积分活动 2181341