在环氧功能化共价有机框架中进行定效应诱导的形状重塑,以提高酶效率
Yikang Lu1, Xiaoling Wu2, Hongming Lou1
1School of Chemistry and Chemical Engineering, Guangdong Provincial Engineering Research Center for Green Fine Chemicals, South China University of Technology, Guangzhou 510641, China.
共价有机框架 (COFs) 通过"定效应"来提高酶效率. 在COF上共振固定葡萄糖氧化酶 (GOx) 显著提高了其催化活性和稳定性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 生物化学 生物化学
- 纳米技术 纳米技术
背景情况:
- 酶固定对于提高酶的稳定性和可重复使用性至关重要.
- 联有机框架 (COFs) 提供可调节的结构,以有效地使生物分子固定.
- 了解固定化方法对酶结构和活性的影响是关键.
研究的目的:
- 为了调查该事件的发生.
- 共价固定对酶的性能产生"定效应".
- 将葡萄糖氧化酶 (GOx) 固定在具有环氧功能的COF (oCOF-TATP) 上.
- 评估共价固定GOx.的结构和催化增强.
主要方法:
- 葡萄糖氧化酶 (GOx) 在环氧功能化COF (oCOF-TATP) 上的共价固定.
- 酶负荷量化和二次结构分析 (例如,循环二元化).
- 分子动力学模拟以探测结构变化和活跃站点可访问性.
- 酶活性测定和可重复使用性测试.
主要成果:
- 协同无动化使GOx负荷增加到40 mg/g,而物理吸附则是26 mg/g.
- 固定诱导从α-螺旋到β-板结构的转移,增强刚性和活性部位的暴露.
- 营业额 (kcat) 和催化效率 (kcat/KM) 分别上升至197%和388%的自由GOx.
- 固定GOx的产品收益率为115%,并在六个周期后保持>95%的活力.
结论:
- 通过共价键的"定效应"显著提高了酶的催化效率和运行稳定性.
- COFs作为酶固定化的有效平台,通过结构调节提高性能.
- 这项研究提出了一种新的策略,利用定制纳米材料优化酶性能.
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