JACS：通过调控MOF组成改性环境优化酶催化活性

纳米

2021-09-06

通过人工工程进行酶的结构构象调控实现增强酶的催化活性具有非常高的难度和挑战，各向异性网状化学（Anisotropic reticular chemistry）能够很好的解释具有多重变量的MTV-MOF，为MOF的孔道结构和内部表面角度进行优化环境、针对特定目标优化性质提供经验。

有鉴于此，上海科技大学章跃标、东南大学程林、Avogadral Solutions公司袁健等报道通过MTV方法对一种ZIF型结构的MOF材料进行优化，通过调控MOF材料中有机链接的功能性和比例，能够通过孔道微环境的亲水性调控MOF与酶之间的相互作用，连续调控其中的酶活性。

本文要点：

（1）

为系统性的研究MOF与酶之间的相互作用，作者使用平差三元图CAT（component-adjustment-ternary plot）方法对组装在ZIF中BCL酶的活性进行优化，解释了其中表现出的非线性变化特点：BCL酶的催化活性与ZIF中亲水性链接比例变化过程中表现首先增加，随后降低的非线性变化特点。

（2）

研究结果说明，ZIF-8型MOF中沿着三维空间排列的规律性官能团能够导致酶的构象在close-lid和open-lid之间转变。这种构象变化的现象能够通过FTIR光谱、荧光光谱结果得以验证。在最优化的条件中，酶组装在ZIF-8的孔道结构内不仅仅实现了比溶液相自由状态的BCL酶更高的热稳定性、化学稳定性，而且在拆分对映体的催化反应中在保证99 % ee的对映选择性条件中催化反应活性提高一倍。

参考文献

Yi-Ming Li, Jian Yuan*, Hao Ren, Chun-Yan Ji, Yu Tao, Yahui Wu, Lien-Yang Chou, Yue-Biao Zhang*, and Lin Cheng*, Fine-Tuning the Micro-Environment to Optimize the Catalytic Activity of Enzymes Immobilized in Multivariate Metal–Organic Frameworks, J. Am. Chem. Soc. 2021

DOI: 10.1021/jacs.1c07107

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c07107