南开大学团队提出全新解决方案，创制新一代晶态酶制剂平台，提高生物催化效率

南开大学团队提出全新解决方案，创制新一代晶态酶制剂平台，提高生物催化效率

结晶多孔材料有助于创造高性能生物催化剂

酶因其高效、专一的催化特性被广泛应用于医药、食品、轻工等领域，而高性能酶制剂的打造也是实现生物绿色制造和可持续发展的“引擎”。然而酶在催化过程中往往需要金属离子等活化剂的参与，这极大影响了酶的稳定性和性能。如何在高效利用活化剂的同时实现酶的稳定化是酶制剂领域的关键科学问题。

近日，南开大学药学院和药物化学与生物学国家重点实验室双聘研究员陈耀课题组提出了一种新的解决方案，通过金属激活剂与酶的原位共组装，打造了新一代结晶酶制备平台，在实现激活剂精准高效激活酶的同时，还对酶进行了稳定化处理，大大提高了生物催化的效率和可操作性。介绍此项工作的论文已发表在《 》上。

新型酶制备策略与直接添加活化剂的比较。

由于受到激活剂与酶的接触、与反应体系的相容性、传质及环境等因素的影响，将金属离子等激活剂直接加入生物催化体系时，酶的催化性能往往不理想。另外，酶的稳定性较差也是阻碍其工业化应用的关键因素之一。传统酶制剂制备过程中，往往会引入大量各类添加剂来稳定蛋白质构象，这容易导致酶制剂的纯度和活性下降，同时也带来制备过程中操作复杂、成本增加的问题。如何克服上述挑战，开发新型高效的酶制剂技术具有重要意义。

陈耀课题组利用金属激活剂（Mn2+、Co2+、Zn2+、Ni2+）、方酸配体与酶在室温水中自组装形成固态结晶的酶@MOFs复合物（MOFs是金属有机框架化合物的英文缩写）。通过粉末衍射、红外和激光共聚焦显微镜等技术手段证实，酶能够高效快速地负载到MOFs中，并呈现规则分布。

MOFs不仅在酶的周围形成一层规则的保护层，其中的金属激活剂也能均匀分布在酶的周围，合成的MOFs良好的溶解性使其在酶催化过程中起到“崩解剂”的作用，同时将酶和激活剂释放到反应体系中，在共同释放过程中，二者充分接触，激活酶分子。

“这种新型酶制剂的活性可达天然酶的2.5倍以上，而将等量的金属激活剂、配体或MOFs直接加入酶催化体系中，均未发现明显的活化效果。”陈耀介绍，由于酶被封装在MOFs中的“邻近效应”，这种新型可崩解MOFs制剂可以在生物催化过程中充当“离子泵”的作用，为酶提供能够充分接触的激活剂离子，从而高效激活酶分子。

“我们的新型酶制剂平台通用性好，操作简便，不需要添加额外添加剂，有望实现针对不同酶分子定制化酶制剂，方便酶的储存、运输和使用。”陈耀说。（来源：中国科学报 陈斌 吴俊辉）

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