人工金屬酶的發展是一個迅速擴大的領域，其設計策略為從天然金屬酶的改性到完全從頭設計。其中，將合成催化劑附著在蛋白質支架上的錨定策略已引起廣泛關注，因為它能夠在生物相容和選擇性蛋白質環境中發揮有機金屬催化劑的活性。為使模塊化設計的人工酶發揮最大應用潛力，需要強而可逆的錨定過程，該錨定過程能夠控制組件的組裝和拆卸。控制可逆性將允許蛋白質支架和人工金屬輔因子的回收。為此，人們投入大量時間和精力研究利用生物素衍生物和替代品或(鏈球菌)親和素突變體的實現可逆性。
英國約克大學Wilson和Duhme-Klair教授最近的一項研究不僅能讓人工金屬酶發揮功能，還能讓蛋白質等高價值成分實現回收再利用。該研究成果發表在Nature 子刊上，它是人工金屬酶領域的一項重要研究成果，為人工金屬酶的回收利用帶來了希望。
研究團隊設計了一種可切換鐵載體錨定系統。鐵載體是由微生物攝取必需三價鐵產生的(H5-bisDHBSH和 5-AZOTO)，在三價鐵存在下，鄰苯二酚型鐵載體與周質結合蛋白CeuE結合牢固，當鐵被還原為二價鐵引發其與蛋白質的分離。因此，可以通過鐵氧化還原狀態控制人工酶的組裝，從而實現了人工氫轉移酶的組裝和還原性觸發的拆卸。
研究團隊設計、合成和表徵了人工轉移氫化酶 [FeIII(11)Cp*IrIII]⊂CeuE。通過將三價鐵結合的鄰苯二酚型鐵載體與含銥亞胺還原催化劑連接，該催化劑在沒有連接CeuE蛋白的情況下催化產生外消旋產物。但是，結合蛋白，產物具有選擇性。可以利用轉移氫化反應判斷區分鐵載體-催化劑綴合物與CeuE結合和未結合的狀態。這表明，通過鐵的氧化狀態可以控制綴合物插入到蛋白質支架中。在鐵(III)存在下，鄰苯二酚型鐵載體錨與CeuE結合牢固，但可以通過將鐵(III)還原為鐵(II)釋放錨，從而實現蛋白的回收利用。
作者認為，如果結合酶設計的模塊化方法，鐵載體結合錨定氧化還原系統可以擴大人工酶的應用範圍。例如，如果CeuE被固定在表面上，則可以用電化學或化學可控的氧化還原開關來可逆地結合所選催化劑，在需要時，允許開發生物傳感器陣列或發現流動系統。通過氧化還原開關的催化劑交換將允許對給定平臺進行重新圖案化和重新編程。
原文連結：https://www.nature.com/articles/s41929-018-0124-3