聚乙烯(PE)占合成塑料产量的30%,是迄今为止地球上塑料垃圾污染的主要原因之一。PE是最耐腐蚀的聚合物之一,具有非常长的C-C链,组织成结晶、致密的结构。考虑到数亿吨塑料垃圾的积累和塑料生产的不断升级,塑料残留物的再利用是缓解塑料污染问题严重性的必要途径,同时还可以开发出巨大的潜在碳库。除了机械和化学回收,生物降解被广泛认为是一种有前途的处理塑料残留物的策略。生物降解是指生物制剂对环境污染物的降解。就聚乙烯而言,生物降解需要将氧气引入聚合链形成羰基,随后的长烃链发生断裂生成小分子,然后再被微生物代谢。这一系列过程的关键是第一步,即PE聚合物的氧化,通常是由非生物因素如光或温度进行。然而,一些微生物被报道能够作用于未经处理的PE,但是它们需要更长时间的培养。
从能够降解未处理聚乙烯的微生物中鉴定酶是一项艰巨的任务,目前还没有发现这种酶。尽管如此,大蜡螟(Galleria mellonella)的幼虫,也被称为蜡虫,当PE膜与最新形成的蜡虫茧和口腔分泌物接触时,塑料碎片就会出现。然后,我们对蜡虫的唾液进行详细分析,并识别到降解产物,如小的氧化脂肪族链,进一步确认聚合物断裂为更短的分子。通过对蜡虫唾液的蛋白质组学分析,揭示了一些属于六聚胺/酚氧化酶家族的酶的存在,我们把它们命名为“PEases”。据我们所知,这些PEases是第一批能够在室温和很短的时间内对PE膜上造成损伤的酶,体现了塑料降解过程中第一步,也是最困难的一步非生物氧化的一种有前途的替代方法。