用于組裝多酶系統(tǒng)的新型蛋白質(zhì)支架具有前所未有的控制能力

來源：互聯(lián)網(wǎng) 時(shí)間：2023-06-28 16:14:53

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導(dǎo)讀鑒于酶(生物催化劑)在有價(jià)值的化學(xué)品的制造中更具可持續(xù)性和選擇性，無細(xì)胞生物催化越來越多地用作傳統(tǒng)化學(xué)催化劑的替代品。化學(xué)生物制造受...

鑒于酶(生物催化劑)在有價(jià)值的化學(xué)品的制造中更具可持續(xù)性和選擇性，無細(xì)胞生物催化越來越多地用作傳統(tǒng)化學(xué)催化劑的替代品。化學(xué)生物制造受益于分子和合成生物學(xué)的巨大進(jìn)步，這些進(jìn)步刺激了新的酶級(jí)聯(lián)反應(yīng)(其中每個(gè)新形成的產(chǎn)物隨后轉(zhuǎn)化為下一個(gè)產(chǎn)物的反應(yīng)序列)的產(chǎn)生。

為了增加這些酶級(jí)聯(lián)的產(chǎn)量，生物技術(shù)成功地設(shè)計(jì)了基于生物分子的支架，其中多酶系統(tǒng)在幾納米內(nèi)空間排列，從而實(shí)現(xiàn)有效的生物合成途徑。然而，以納米精度組織酶對(duì)支架設(shè)計(jì)提出了挑戰(zhàn)。

CICbiomaGUNE生物材料合作研究中心在蛋白質(zhì)工程和異質(zhì)生物催化方面具有專業(yè)知識(shí)的研究人員開發(fā)了一種納米組織的多酶系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用被稱為TRAP蛋白的工程蛋白作為生物催化的支架，從而實(shí)現(xiàn)空間分布和生物催化的精確控制。理化性質(zhì)。

這項(xiàng)研究最近發(fā)表在《自然通訊》雜志上，“是蛋白質(zhì)支架的第一個(gè)例子，旨在在納米尺度上組織多種酶并捕獲反應(yīng)中間體，以增加它們?cè)谥Ъ苊钢車臐舛?。這已經(jīng)通過DNA支架得到了證明，但絕不是基于蛋白質(zhì)的，”該中心的科學(xué)主任、伊克巴斯克研究教授AitziberL.Cortajarena說。

該研究的合著者、伊克巴斯克研究教授費(fèi)爾南多·洛佩斯·加萊戈(FernandoLópezGallego)證實(shí)：“我們發(fā)現(xiàn)這些組裝的多酶系統(tǒng)的比生產(chǎn)率比未組裝的系統(tǒng)高出五倍?！贝送?，研究人員還將這種生物分子支架固定在其他固體表面上，從而在連續(xù)的反應(yīng)循環(huán)中創(chuàng)造出可重復(fù)使用的異質(zhì)多功能生物催化劑。

研究結(jié)果證明了TRAP支架作為空間組織工具開發(fā)的潛力，可提高無細(xì)胞生物合成途徑的效率。他們說：“所選的蛋白質(zhì)支架具有獨(dú)特的特性，并提供其他傳統(tǒng)蛋白質(zhì)支架無法實(shí)現(xiàn)的納米級(jí)空間控制。”這種方法使得制造具有前所未有的參數(shù)控制的系統(tǒng)成為可能，這些參數(shù)對(duì)于實(shí)現(xiàn)良好的催化性能非常重要。因此，這是向更可持續(xù)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)模式過渡的有趣的一步。

CICbiomaGUNE研究教授表示，“與其他現(xiàn)有方法相比，開發(fā)的方法相對(duì)簡(jiǎn)單且模塊化。我們預(yù)計(jì)這項(xiàng)技術(shù)將在推進(jìn)更穩(wěn)定、更高效的多酶系統(tǒng)的制造方面大有幫助。”

這項(xiàng)合作工作表明，蛋白質(zhì)工程和生物催化的結(jié)合不僅在提高內(nèi)在催化活性和酶穩(wěn)定性方面具有巨大潛力，而且在最大限度地提高空間組織多酶系統(tǒng)的性能方面也具有巨大潛力。此外，這項(xiàng)工作中展示的生物催化應(yīng)用可以擴(kuò)展到應(yīng)用科學(xué)的其他領(lǐng)域，例如能源設(shè)備的集成或用于各種工業(yè)過程的生物催化材料的形成。

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