《Adv. Mater.》通过蛋白质工程策略揭示模仿氧化酶的金属有机框架中构效关系

纳米酶技术 生物传感器技术
Jack Zhang    2021-01-25    247

纳米材料具有与蛋白质相似的特征,例如相似的纳米尺寸、表面性质和自组装能力,而被用于充当蛋白质模拟物。在纳米材料中,表现出酶样活性的纳米材料(即所谓的纳米酶)最近受到了相当大的关注。尽管在开发各种类型的纳米酶和探索其潜在应用方面取得了令人瞩目的进展,但大多数研究仍采用经验探索,而合理的设计策略很少用于设计高性能纳米酶。最近,已有研究表明,对于具有八面体配位的几何形状的过渡金属氧化物,它们的过氧化物酶模仿活性显示依赖相应的过渡金属的占有率。然而,对于大多数目前开发的纳米酶,还没有发现这种明确的定量构效关系。由于纳米材料活性位点的组成异质性和歧义性,使得鉴定活性中心的数量、位置和性质非常具有挑战性,这反过来又阻碍了对定量结构-活性关系,因此限制了高性能纳米酶的合理设计。

相反,蛋白质酶具有明确定义的活性位点和附近的微环境/残基(例如,一级和二级配位域),可以对其进行合理设计以研究其结构与活性之间的关系。蛋白质工程学已经洞悉了催化效率与突变酶结构之间的相关性。随着对蛋白质工程和高级技术的深入了解,可以引入更高级的工程,例如采用非天然氨基酸和非天然辅因子的工程,以设计具有更好催化活性的酶。

受到酶工程学成功的启发,设想具有相似的结构清晰的纳米材料将使我们能够探索纳米酶的结构与活性之间的关系,并进一步合理地设计高性能纳米酶。纳米酶的一种新兴类别包括金属有机骨架(MOF),这是通过多齿有机连接子连接的金属离子的3D网络。因此,在这项工作中,受益于其广泛的功能性配体和广泛用于金属酶的Fe金属节点,MIL-53Fe)被选作模型系统来研究结构与其氧化酶模拟活性之间的关系(图 1)。


图片.png


这一成果发表在Adv. Mater.。标题为Hammett Relationship in Oxidase-Mimicking Metal-Organic Frameworks Revealed through a Protein-Engineering-Inspired Strategy DOI: 10.1002/adma.202005024


转载时,需在正文开始前,注明微信号和ID(本文来自微信公众号【纳米生物传感与酶分析】,未经许可谢绝二次转载至其他网站,如需转载请联系微信Gg604679985

本文为专栏作者授权科易网发表,版权归原作者所有。文章系作者个人观点,不代表科易网立场,转载请联系原作者。如有任何疑问,请联系ky@1633.com。
热门观点