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摘要

塑料活性酶数据库（Plastics-Active Enzyme Database，PAZy）是一个经人工整理的资源，收录已通过实验证实能够作用于合成塑料或生物基塑料的酶。该数据库旨在区分经过实验验证的塑料活性酶与计算预测或证据不足的候选酶。本文介绍了PAZy的扩展版本：新版采用关系型数据库实现，包含超过450种塑料活性酶，提供更详细的元数据、更广泛的底物覆盖，以及由大语言模型辅助整理的活性数据。重新设计的网页界面支持按蛋白质或塑料底物浏览、详细查看单个蛋白质条目，并可通过公开的表述性状态转移（Representational State Transfer，REST）应用程序编程接口（Application Programming Interface，API）进行程序化访问。这些功能使研究人员能够自由地将PAZy整合到自身研究流程中。通过基于证据的人工整理，PAZy为快速发展的酶促塑料降解领域提供了可用于比较分析与酶发现的高置信度资源。数据库可免费访问，网址为 https://www.pazy.eu/ 。

关键词：塑料活性酶；酶促塑料降解；PAZy；人工整理；聚合物活性测定；生物信息学数据库

• Feuerriegel, G., Ackers, B., Pérez-García, P., Pleiss, J., & Streit, W. R.（2026）. PAZy: an expanded and actively maintained database of experimentally validated plastic-active enzymes.Nucleic Acids Research, gkag1026. https://doi.org/10.1093/nar/gkag1026
• 期刊：Nucleic Acids Research，2025年度影响因子为15.0。期刊官方信息：https://academic.oup.com/nar/pages/about
• 在线发表时间：2026年10月19日。论文页面：https://academic.oup.com/nar/advance-article/doi/10.1093/nar/gkag1026/8937182?login=false

研究总结

背景介绍

塑料的稳定性与耐久性支撑了其广泛应用，也使塑料废弃物容易在环境中持续累积。酶促塑料降解（enzymatic plastic degradation）因具有底物选择性、反应条件相对温和，并可能与循环回收过程衔接而受到关注。其中，针对聚对苯二甲酸乙二醇酯（polyethylene terephthalate，PET）等含酯键聚合物的水解酶研究已取得进展。

然而，测序、宏基因组学和计算筛选产生的大量候选序列，并不都具有经过验证的聚合物降解活性。微生物与塑料降解相关，也不能直接证明其中某个蛋白质承担该功能。PAZy于2022年建立，其核心定位是整理酶与特定塑料底物之间有实验证据支持的关联。本次工作围绕数据库内容、证据整理和访问方式进行更新，并非一项新酶降解机制的实验研究。

重要结果

实验验证酶显著增加，底物覆盖扩展但仍存在证据空白

论文报告，PAZy由最初不足50种酶扩展至超过450种独立酶，并改用关系型数据库连接酶、塑料、来源生物和文献。新增覆盖聚碳酸酯（polycarbonate，PC）、聚己二酸／对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）和聚呋喃二甲酸乙二醇酯（PEF）等底物。图1展示的是酶—底物配对的累计数量，不能直接视为独立酶数量。PET活性酶与聚酰胺寡聚体活性酶构成主要条目群；后者作为明确标注的例外纳入，不能据此认定其能够降解完整聚酰胺聚合物。聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）及聚氯乙烯（PVC）虽列于底物分类中，但尚无符合当前收录标准的酶条目；这一状态反映的是证据缺口。

图1｜PAZy数据库内容概览。（A）2000年至2026年9月塑料活性酶的鉴定时间线。彩色堆叠柱表示PAZy收录的酶—底物配对累计数量，各塑料对应的颜色见图左上角图例。PET活性酶和聚酰胺寡聚体活性酶是PAZy条目中最大的两个类别。目前尚无符合收录标准、被报道能够降解聚烯烃及乙烯基聚合物的酶。（B）PAZy目前列出的塑料的化学结构。各塑料按照化学骨架分组，配色与A图一致。

蛋白质页面整合序列、来源与实验记录，公开接口支持工作流复用

新版为每种酶提供独立页面，将氨基酸序列、来源生物、菌株、底物、外部数据库链接和文献证据集中呈现，并与NCBI Taxonomy、BacDive、UniProt、AlphaFold DB及PDB等资源关联。数据库还新增以活性测定为中心的数据层，论文撰写时已包含来自206篇文献的逾7000条聚合物实验记录，保存材料性质、预处理、温度、pH、反应时间、酶与底物用量、检测方法及结果。图2以IsPETase展示这些信息如何汇集于单个条目：网页为每种酶—塑料关联选择代表性实验，完整的合格实验记录另行保留。用户可按蛋白质或底物检索，导出CSV、FASTA等格式，也可通过REST API获取数据，从而将文献证据接入脚本和生物信息学分析流程。

图2｜模式PET水解酶IsPETase的蛋白质独立页面示例。（A）来源生物信息，包括指向BacDive和NCBI Taxonomy的链接。（B）FASTA格式的氨基酸序列。（C）FASTA导出及NCBI BLAST按钮。（D）指向选定外部序列与结构数据库的交叉引用，包括UniProt、AlphaFold、EMBL等。（E）各酶—塑料关联首次报告文献中的代表性活性测定；表格提供底物、实验条件、报告的活性、检测方法及对应参考文献。（F）首次报道和生化验证的参考文献，以及提供进一步生化数据或实验性分子数据的部分补充文献。

方法学参考

以真实聚合物实验限定功能证据

PAZy原则上要求原始文献证明酶能够将特定塑料聚合物降解为单体。仅在模型底物上检测到活性不足以获得收录资格，例如，对苯二甲酸双（2-羟乙基）酯（BHET）的水解不能单独证明PET降解能力。聚酰胺寡聚体降解酶NylA、NylB、NylC及其同源酶属于例外，相关活性范围会在条目中注明。

文献审核同时承担纠错功能。由于独立研究未能重复蜡螟唾液及其酶Ceres降解PE的相关结果，数据库移除了此前收录的两个PE降解酶条目。这说明功能注释需要随证据变化更新，而不能仅凭既有标签持续传播。

标准化整理与大语言模型辅助提取相结合

人工整理统一酶名称、序列、来源生物、菌株、底物和数据库标识符，并移除序列中用于表达的标签。底物映射至受控分类表，文献元数据通过Crossref、OpenAlex及DOI解析获取，随后核对序列、生物名称、底物与文献的一致性。

聚合物活性记录采用预定义数据模型，由大语言模型（large language model，LLM）辅助提取，再通过随机抽样及针对疑难文献的定向人工复核检查。该流程不等于逐条人工核验全部实验记录。代表性实验优先选择能够直接、清楚支持聚合物降解的测定；其余合格记录仍保留于完整数据集中。

比较酶活性时保留材料和反应背景

聚合物结晶度、粒径、表面积及预处理均可能影响降解结果，因此不同文献中的活性数值不能脱离条件直接排序。PAZy保留这些实验背景，为可解释的比较提供基础，但尚未消除跨研究异质性。其开放接口和多格式导出也有助于落实FAIR原则，即数据可发现、可访问、可互操作和可复用。

总结

PAZy此次更新的主要贡献，是将不断增长的塑料活性酶文献组织为可检索、可追溯、可程序化复用的数据资源。其价值既来自超过450种酶和逾7000条实验记录，也来自对预测功能、模型底物活性、寡聚体水解与聚合物降解之间界限的明确处理。

对于酶发现和宏基因组功能注释，PAZy可提供经过实验支持的参考序列及底物信息，但同源命中仍需要后续验证。作者计划进一步探索EnzymeML标准，并扩展工程化变体、突变及其功能效应的数据表示；这些属于未来方向。当前最直接的应用，是结合序列与具体实验背景筛选候选酶、追踪功能证据，并设计更具可比性的验证实验。

参考文献

• Feuerriegel, G., Ackers, B., Pérez-García, P., Pleiss, J., & Streit, W. R.（2026）. PAZy: an expanded and actively maintained database of experimentally validated plastic-active enzymes.Nucleic Acids Research, gkag1026. 论文DOI：https://doi.org/10.1093/nar/gkag1026。原文页面：https://academic.oup.com/nar/advance-article/doi/10.1093/nar/gkag1026/8937182?login=false。
• PAZy官方网站：https://www.pazy.eu/。
• PAZy完整蛋白质数据JSON：https://api.pazy.eu/api/proteins/json/。
• 补充用例脚本（Zenodo）：https://doi.org/10.5281/zenodo.21838228。