真菌将聚乙烯废物转化为药理学上有用的代谢产物

科学家说，塑料垃圾是我们这个时代最重要的生态和经济问题之一。

在Angewandte Chemie杂志上，一个研究小组现在介绍了一种化学生物学方法来升级回收聚乙烯废物：催化裂解用于制造羧酸二元酸，随后通过基因工程真菌转化为药理学上有用的天然产物。

塑料是我们日常生活中不可避免的一部分。据估计，到2040年，全球产量将增加到每年11亿吨。因此，废物量正在上升并最终进入垃圾填埋场或海洋。这种浪费对粮食供应和生态系统的威胁越来越大。聚乙烯或PE尤其成问题。虽然它们是最常见的塑料，但回收工艺有限。

使PE坚韧和有用的相同特性阻碍了它们的降解和回收。一个问题是它们的碳氢化合物主链，它没有良好的“断点”将聚合物分解成规定长度的碎片。这导致了低价值产品的广泛混合。

现在，由美国国家科学基金会部分支持并由南加州大学的Travis Williams和Clay Wang以及堪萨斯大学的Berl Oakley领导的一个团队引入了一种化学 - 生物学组合方法，将PE废物升级为有价值和复杂的药理学化合物。

第一步，该团队催化转化O2下的PE，制成具有两个酸基的各种羧基二酸，烃链。在第二步中，这些被“喂食”给真菌，从中制造有用的天然产物。该团队使用来自北太平洋环流的实际PE废物证明了这一点。

PE分离后，任何短链羧酸必须从混合物中分离出来，因为它们对真菌有毒。例如，这些可用作合成农业可生物降解塑料的原料。具有十个以上碳原子的长链二元酸可用于喂养构巢曲霉真菌培养物。真菌生长迅速，培养成本低廉，并且已经广泛用于生产药物，包括青霉素等抗生素。

该团队开发了一种强大的策略来遗传修饰构巢曲霉的代谢途径，以便真菌以高产量合成所需的产品。例如，他们生产了曲霉醛、柠檬酸维啶和紫薇素天然产物，这些产物是寻找治疗阿尔茨海默氏症和癌症等疾病的药物或抗抗生素细菌的药物的起始材料。科学家们说，通过这种策略，PE废物可以产生额外的生物活性物质。

“塑料废物问题需要创新的解决方案，”NSF化学部项目主任George Richter-Addo说。“化学研究人员正在探索将塑料废物转化为有用产品的新方法。

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