Angew.中大歐陽鋼鋒教授團隊基於MOFs材料的生物大分子封裝研究新...

2020-12-08 騰訊網

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　　近日，中山大學化學學院歐陽鋼鋒教授及其團隊基於MOFs材料的生物大分子封裝研究取得新進展，相關研究成果發表在Angew. Chem. Int. Ed. 上。doi:10.1002/anie.201813060

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　　功能性生物大分子（e.g. DNA、蛋白質的酶等）的固定可有效地提高生物大分子的生物活性和穩定性, 並有助於模擬和控制生物催化反應的進程。金屬有機框架（Metal-Organic Frameworks, MOFs）是一種是由有機配體和金屬離子或團簇通過配位鍵自組裝形成的具有分子內孔隙的有機-無機雜化材料，具有比表面積高、孔徑可調、組分多樣、表面易功能化等諸多優點，是生物大分子固定的理想載體。

　　由於生物大分子易於降解和變性，目前基於MOFs的固定策略通常需要預先對MOFs孔道進行合理的設計，通過滲透的方式將生物大分子固定於預先合成的MOFs孔道。這種常用的固定策略存在：1）加載效率低；2）構象限制弱和3）依賴孔道尺寸等缺點。從頭合成的「一鍋封裝」策略（如仿生礦化）可有效地克服上述的缺點，但生物大分子的表面化學性質影響MOFs在蛋白質周圍的預先成核，決定了封裝的成功率。當今，發展對生物大分子具有普遍適用性的高效封裝方法仍是挑戰。

　　（A）金屬巰基蛋白富集金屬離子的示意圖；（B）半胱氨酸增強的仿生封裝原理

　　鑑於此，中山大學化學學院歐陽鋼鋒教授及其團隊提出一種半胱氨酸增強的仿生封裝策略，可快速、高效地將不同表面化學性質的蛋白質和酶封裝在MOFs內。這種增強的封裝策略靈感來源於生物體內金屬巰基蛋白對金屬離子的富集作用，半胱氨酸，聚乙烯吡咯烷酮和蛋白質形成類似於金屬巰基蛋白模型的自組裝體可促進金屬離子在蛋白質周圍富集，加速MOFs的預先成核 。

　　研究發現封裝的蛋白質和酶可維持其自然構象，而MOFs保護層對酶的緊密結構限制作用可大大提高酶在極端環境下（e.g. 水解試劑、高溫和化學溶劑等）的生物活性。最後，這種仿生的封裝策略在生物儲存、酶級聯催化和生物傳感等多方面的應用也得到驗證。

　　相關研究成果以「A Convenient and Versatile Amino Acid‐Boosted Biomimetic Strategy for Nondestructive Encapsulation of Biomacromolecules within Metal Organic Framework」為題發表在知名學術期刊Angew. Chem. Int. Ed.上（Guosheng Chen, Siming Huang, Xiaoxue Kou, Songbo Wei, Shuyao Huang, Shuqi Jiang, Jun Shen, Fang Zhu and Gangfeng Ouyang*. Angew. Chem. Int. Ed. 10.1002/anie.201813060），論文第一作者為陳國勝博士後，通訊作者為歐陽鋼鋒教授。

　　論文連結：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201813060

　　來源 | 中山大學化學學院 　　　　 編輯 | 化學加

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