设计一个半孔级联反应器以提高酶性能
Ziman Chen1, Qunfeng Fan1, Jianhua Wang1
1International Joint Bioenergy Laboratory of Ministry of Education, National Energy Research and Development Center for Biorefinery, Beijing Key Laboratory of Green Chemicals Biomanufacturing, Beijing Synthetic Bio-manufacturing Technology Innovation Center, College of Life Science and Technology, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029, China.
Bioresource technology
|August 29, 2025
概括
这项研究开发了一种使用缺陷工程的共价有机框架和多多巴胺外来固定酶的新方法,显著提高了它们的稳定性和可用于生物催化剂的可用性.
科学领域:
- 生物催化
- 材料科学
- 生物技术
背景情况:
- 设计稳定且可重复使用的仿生催化剂对于生物催化剂至关重要.
- 酶固定通常面临活动,稳定性和可重复使用的挑战.
研究的目的:
- 使用分层和模块化策略创建一个强大的生物催化级联反应堆.
- 通过空间组织和保护涂层增强酶活性,稳定性和可重复使用性.
主要方法:
- 具有可调节孔隙架构的缺陷工程共价有机框架 (COF).
- 通过物理和共价方法在COF中固定双酶,d-氨基酸氧化酶 (DAAO) 和细胞染色体c (Cyt c).
- 用聚多巴胺 (PDA) 封装了酶-COF系统以模仿细胞分离.
主要成果:
- 与自由酶相比,COF固定酶显著改善了催化性能:DAAO活性增加了165%,催化效率 (kcat/ km) 提高了430%.
- 这种PDA涂层增强了酶对恶劣条件 (高温,有机溶剂,蛋白酶,性pH) 的抵抗力.
- 工程生物反应器在22个循环后保留了超过85%的初始活性,超过了传统方法.
结论:
- 开发的层次和模块化策略为构建具有细胞水平组织的人工酶系统提供了可通用的平台.
- 这种方法为持续的生物制造,生物传感和合成生物在苛刻的环境中提供了新的机会.
