2025年6月12日，《ACS Catalysis》在線發表了EON体育4平台周寧一課題組與南京師範大學周佳海課題組的合作研究成果“Structural Basis for the Enzyme-Polymer Binding Mechanism of Poly(vinyl alcohol) Esterase”。該研究聚乙烯醇脫乙酰酶（DacApva）與其乙酰化底物聚合物（PVA1788）的復合物晶體結構, 結合計算機模擬揭示了聚合物PVA1788與脫乙酰蛋白DacApva的結合模型，為工業聚合物綠色酶法去修飾化提供了理論基礎。EON体育4平台博士生吳彥霏，南京師範大學食品EON4許雪霞博士和EON体育4平台博士後殷超凡為同等貢獻第一作者，EON体育4平台周寧一教授和南京師範大學食品EON4周佳海教授為論文通訊作者，EON体育4為第一單位。

塑料汙染已成為全球性環境挑戰，而自然界中的微生物蘊藏著降解塑料的潛在“鑰匙”。聚乙烯醇（PVA）及其乙酰化衍生物作為一種石油基的生物可降解塑料，在工業中廣泛應用。前期，周寧一團隊分離了一株利用聚乙烯醇的菌株Comamonas sp. NyZ500並從中篩選與鑒定出一種獨特的PVA脫乙酰酶DacApva（Appl. Environ. Microbiol. 2021, 87 (8), e03016-20）。該酶能高效催化乙酰化PVA的脫乙酰反應，並具有廣譜的O-乙酰化底物去修飾功能。然而，該酶如何識別並結合穩定碳-碳（C-C）鏈為主骨架聚合物的分子機製尚未知曉。

圖1. DacApva 的晶體結構

本研究通過共結晶培養，利用PVA1788的親水特性，成功解析了DacApva與PVA1788復合物的高分辨率晶體結構（圖1）。通過復合物結構首次直接觀察到了DacApva如何與碳-碳（C-C）骨架的聚乙烯醇聚合物的緊密結合。結構分析揭示，DacApva利用一個獨特的疏水平臺和強化的絲氨酸相互作用，在酶的活性部位牢牢“抓住”PVA底物。這一發現顯著區別於該酶家族中多糖脫乙酰酶普遍依賴的精氨酸介導相互作用機製。基於復合物結構信息並結合生物化學實驗和計算機模擬，研究者提出了聚合物-蛋白結合作用模型：DacApva可能首先通過絲氨酸與PVA預結合，隨後像在軌道上滑動一樣，沿著PVA的C-C主鏈移動，順序地、連續地移除聚合物鏈上的乙酰基團（圖2）。這項研究首次揭示了酶與C-C骨架聚合物結合的精確分子機製，為深入探究酶如何高效催化穩定C-C骨架聚合物的去修飾化反應，提供了重要的分子框架和理論模型。

圖2. PVA1788結合DacApva順序催化機製模型

本研究獲得了國家重點研發計劃（2024YFA0919000 to NZ），和江蘇省合成生物學基礎研究中心（BK20233003 to JZ）的資助。同時感謝上海同步輻射裝置BL19U1線站工作人員在X射線數據收集過程中給予的幫助！！

原文鏈接：  https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.5c01764