硅和碳都是地球上含量豐富的元素，但是自然界卻從未發現硅碳鍵的存在。美國加州理工學院科學家首次設計出一種酶，可打破硅和碳之間牢固的人造鍵。這種鍵存在于廣泛使用的硅氧烷或有機硅化學品中，而這些化學物質可能殘留在環境中。這一成果有望使硅氧烷等化學物質實現生物降解。相關論文發表在《科學》上。
定向進化是一種利用人工選擇原理改造酶和其他蛋白質的方法。在這項新研究中，研究團隊利用定向進化來培養一種稱為細胞色素P450的細菌酶。研究人員使細胞色素P450的DNA產生突變，并測試了新的變體酶。然后，性能最好的酶再次突變，測試重復進行，直到酶的活性足以讓研究人員確定反應產物并研究酶的作用機制。最終改進的酶不會直接裂解硅碳鍵，而是通過兩個連續步驟氧化硅氧烷中的甲基。這意味著兩個碳氫鍵被碳氧鍵取代，這種變化使得硅碳鍵更容易斷裂。
據悉，硅氧烷化學物質存在于多種產品中，包括用于家庭清潔、個人護理以及汽車、建筑、電子和航空航天產品。在硅氧烷中的所有鍵中，硅碳鍵的分解是最慢的。研究人員表示，雖然這種工程酶進入現實應用可能還需要10年或更長時間，但它的開發開啟了硅氧烷被生物降解的可能性。
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