在空间可定位的DNA纳米结构上组织的酶级联的酶间基质扩散
Jinglin Fu1, Minghui Liu, Yan Liu
1Center for Single Molecule Biophysics, Arizona State University, Tempe, Arizona 85287, United States.
Journal of the American Chemical Society
|March 15, 2012
概括
DNA纳米结构精确地定位了酶对,揭示了取决于距离的活动. 距离较近的酶由于扩散有限而表现出增强的活性,而距离较远的酶则依赖于溶液扩散.
科学领域:
- 生物化学 生物化学
- 纳米技术纳米技术
- 生物物理学的生物物理.
背景情况:
- DNA纳米结构使生物分子的精确空间组织成为可能.
- 酶活性对催化元件的近距离和排列敏感.
研究的目的:
- 研究酶间距离对葡萄糖氧化酶 (GOx) 和胡卜过氧化酶 (HRP) 酶对的活性的影响.
- 根据酶间距和扩散动态阐明控制活性变化的机制.
主要方法:
- 在控制的酶间距离 (10-65 nm) 的DNA原木上,GOx/HRP酶对的自我组装.
- 活动测试用于评估不同距离的酶对性能.
- 计算建模以了解扩散过程 (布罗恩与表面限制).
- 引入蛋白质桥梁来探测表面扩散效应.
主要成果:
- 对于GOx/HRP组件,确定了两个不同的距离依赖的动力过程.
- 距离较近的酶对 (<20 nm) 显示出显著增强的活性.
- 随着间距增加到20纳米,活动急剧下降,在更远的距离上依赖性较弱.
- 在酶之间插入蛋白质桥梁进一步增强了活性,证实了受限扩散的作用.
结论:
- 在DNA纳米结构上酶的接近极大地影响了催化活性.
- 密切间隔的GOx/HRP中增强的活性归因于蛋白质表面沿着反应中间体的维度有限的扩散.
- 在溶液中的布朗扩散主导了更远的酶对的活动.
