聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene terephthalate,PET)俗称聚酯,是生活中随处可见的高分子量热塑性塑料,由对苯二甲酸(Terephthalate,TPA)和乙二醇(Ethylene glycol,EG)缩聚生成。由于其优异的理化性质,PET已被广泛地应用于工业、科技、医疗、日常用品等领域。虽然PET给人们带来了便利,但是自然界中PET废弃物的积累却造成了严重的环境污染问题,因此如何实现PET废弃物有效降解问题越来越受到研究人员的关注。随着对PET降解回收的深入研究,微生物酶降解法被认为是一种“绿色”降解方式,有希望被开发用于PET的大规模降解活动。到目前为止,研究发现了多种微生物酶能够降解PET,其中脂肪酶和角质酶等水解酶在较高的温度条件下,能够水解低结晶度PET材料,却无法有效地水解高结晶度PET材料。近期日本科学家从Ideonella sakaiensis细菌中分离了一种新型水解酶PETase,该酶能够在常温下特异性降解PET,但是酶的降解效率有待进一步提高才能应用到大规模降解工程中。本论文将petase基因进行重组构建,并利用大肠杆菌表达系统进行PETase蛋白的表达与纯化,通过蛋白晶体学研究解析了PETase的高分辨率三维结构。我们通过分析PETase与同源水解酶的三维结构,提出了PETase具有高效特异性的结构特征。接下来,本文利用分子对接方法来研究PETase与2PET的结合方式,提出了PETase的催化水解机制。此外,基于PETase与2PET(两个对苯二甲酸乙二醇酯分子的的缩聚物)的分子对接结果,我们进一步分析了PETase底物结合口袋附近的氨基酸,并通过设计氨基酸突变实验来提高该酶的降解效率。这些结果为后续进一步改造PETase提供一定的参考价值,从而开发出更有效的PET水解酶。