第一作者:Wei-Hai Chen, Margarita Vázquez-González
通訊作者:Itamar Willner
通訊單位:耶路撒冷希伯來大學(以色列)
研究亮點:
基于納米MOF構建了一種仿生級聯酶催化系統
在生物體內,以酶級聯反應為代表的生物催化轉化涉及到一系列復雜的反應過程,而這些過程都是發生在限域微環境中。
有鑒于此,耶路撒冷希伯來大學Itamar Willner團隊受自然啟發,報道了一種ZIF-8包裹2-3個酶的催化劑,實現了仿生限域的級聯生物催化。
圖1. ZIF-8中集成雙酶級聯系統
研究人員以納米ZIF-8作為微反應器,在其內部集成葡萄糖氧化酶、辣根過氧化物酶雙酶系統,或者β半乳糖甘酶、葡萄糖氧化酶和辣根過氧化物酶三酶系統。相比于在體相溶液中的催化反應,MOF限域使得整個催化級聯反應活性分別可以提高7.5倍和5.3倍。
除此之外,通過納米MOF包裹乙醇脫氫酶、NAD+–polymer以及乳酸脫氫酶,研究人員實現了偶聯的生物催化級聯反應,最終可以利用乙醇將丙酮酸還原成乳酸。
圖2. ZIF-8中集成三酶級聯系統
圖3. NAD+輔助ZIF-8中輔因子決定的酶生物催化級聯反應
圖4. NAD+輔助ZIF-8中雙酶生物催化級聯反應
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參考文獻:
Wei-Hai Chen, Margarita Vázquez-González, Itamar Willner et al. Biocatalytic cascades driven by enzymes encapsulated in metal–organic framework nanoparticles. Nature Catalysis 2018.
DOI:10.1038/s41929-018-0117-2
https://www.nature.com/articles/s41929-018-0117-2