近日， 國際學術(shù)期刊ACS Catalysis（《ACS催化》）在線發(fā)表了中國科學院武漢病毒研究所/生物安全大科學研究中心門冬課題組與中國科學院生物物理研究所張先恩課題組聯(lián)合團隊的最新研究成果。論文題為“Self-assembled enzymatic nanowires with a ’dry and wet’ interface improve the catalytic performance of Januvia transaminase in organic solvent”。該研究開發(fā)了一種具有獨特“干濕”界面（疏水-親水雜合界面）的自組裝酶納米線，可以有效提升轉(zhuǎn)氨酶等在有機溶劑中的催化性能。

       酶促催化被認為是化學工業(yè)的主要驅(qū)動力之一，酶分子具有多種理想的性質(zhì)，應用范圍很廣，從合成醫(yī)藥中間體到大規(guī)模利用可再生資源生產(chǎn)生物燃料。然而，很多藥物前體作為反應底物并不能在水中溶解，需要在有機溶劑中進行反應。雖然在有機溶劑中進行酶促催化反應有多種優(yōu)點，但有機溶劑通常會導致酶分子變性，從而影響其催化性能。因此，提高酶分子在有機溶劑中的穩(wěn)定性是改善酶有機相催化性能的關鍵。

       針對上述問題，本研究利用酵母朊蛋白Sup35能夠自組裝形成線狀納米結(jié)構(gòu)的性質(zhì)，將西他列?。ㄌ悄虿≈委熕幬铮┖铣傻年P鍵酶Januvia轉(zhuǎn)氨酶（JTA）與Sup35自組裝結(jié)構(gòu)域相融合。通過Sup35的自組裝，JTA展示在Sup35納米線的表面形成了JTA納米線。酶分子與納米線相互作用形成了同時具有親水與疏水兩種性質(zhì)的“干濕”雜合界面，該界面一方面通過表面的疏水微環(huán)境富集疏水性的底物分子，另一方面通過表面的親水部分保護了JTA在有機溶劑中的穩(wěn)定性，從而提高了JTA在有機溶劑中的催化性能。所得到的JTA納米線催化活性（（33.610±2.406）×10^-3s^-1）相對于游離JTA（（7.088±0.351）×10^-3s^-1）提高了4.7倍以上，90%轉(zhuǎn)化率所需時間由游離JTA的24h縮短到4.5h以下。JTA納米線顯示出比游離JTA顯示更好的熱穩(wěn)定性和pH穩(wěn)定性，以及更好的有機溶劑適應性。這種自組裝策略為提高酶在有機溶劑中的性能提供了極具應用前景的技術(shù)路線。

       武漢病毒所博士生魏翠華為論文第一作者，武漢病毒所門冬研究員和生物物理所張先恩研究員為論文共同通訊作者。本研究得到了國家自然科學基金、國家重點研發(fā)計劃、中國科學院戰(zhàn)略重點研究計劃、中科院青促會等項目資助。

       文章鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.1c04293