硅碳键已经被一种细胞色素P450BM3酶分解。这种被改造过的酶可以破坏大量生产的硅氧烷中的键，硅氧烷是有机硅的低聚组成部分，研究人员说这是使硅氧烷可生物降解的第一步。
野生型P450BM3的结构显示在定向进化过程中积累的氨基酸取代
挥发性甲基硅氧烷(VMSs)是一种可以以环状或链状形式存在的硅氧烷。由于其独特的性能，如耐水性、柔韧性和低化学反应性，它们广泛存在于各种消费品中，包括纺织品、电子产品、化妆品和医疗设备。
2018年，根据欧盟的化学品注册、评估、授权和限制条例，三种环VMSs被确定为“高度关注物质”。由于它们也是高度易挥发的，vms可以进入空气中，并在那里停留数天。
加州理工学院前博士生、该研究的第一作者尼古拉斯·萨莱说:“了解哪些合成化合物可以被生物降解，这对指导负责任地使用现代生活所需的化学物质很重要。”他补充说:“我们的研究提出了第一种能够明确打破硅和碳之间键的酶。”
先前的研究表明，VMS中相邻硅的甲基上的C-H的羟基化先于硅-碳键的氧化和随后的断裂。已知细胞色素P450酶可使烷基中的C-H键羟基化。研究小组假设它也可以羟基化硅氧烷中类似的强碳氢键。
该团队选择细胞色素P450BM3是因为它的自给自足和高催化活性。研究人员随后评估了他们创造的一些酶变体，使用各种诱变策略，以评估它们在挥发性硅氧烷中羟基化C-H键的能力。在硅氧烷底物与这些酶变体反应后，观察到微量的甲醇、C-H羟基化产物和适量的硅醇——硅碳键裂解的指示物。
该团队的起始酶变体在六甲基二硅氧烷上显示出一些硅碳裂解活性，这是野生型P450BM3所没有表现出来的。几轮定向进化产生了具有更好氧化六甲基二硅氧烷能力的变体。然后，他们测试了一些不同硅氧烷的变体，发现它可以分解许多不同类型的硅氧烷，包括环硅氧烷。
然而，Sarai指出，“尽管使用了5mM的硅氧烷底物，但我们的酶都不能产生甚至1mM的产物。但研究小组表示，尽管酶的活性不尽如人意，但这些工程酶表明，在VMS上的生物活性是可能的，而且是可以增强的。
目前，并不是所有的VMS都能被这些酶所接近，它们在不同环境和废物流中的浓度是高度可变的。Sarai说:“这些酶需要表现出更高的催化活性和不同的结合动力学，才能在这些不同的浓度下有效地发挥作用。”
因此，尽管诸如此类的工程酶最终可能能够清除硅氧烷污染，但它们必须首先被设计成氧化多个硅氧烷甲基。Sarai说:“在应用这些酶之前，需要解决许多研究问题。”
加州大学伯克利分校(University of California, Berkeley)的莫利耶(Betty Molinier)说，考虑到城市空气中硅氧烷排放总量的普遍性和规模、它们在大气中的寿命和潜在的生物积累，安全降解这些化学物质非常重要。莫利耶没有参与这项研究。但莫里尼尔指出，从健康和环境的角度来看，这些酶促反应的副产品，如甲醛，可能是有害的。“虽然在他们的实验中只产生了少量甲醛，但我认为，如果未来的工作包括对副产品量化的更多研究，这将是有用的。”
