組合分子印跡與自組裝構築高效仿酶體系

《組合分子印跡與自組裝構築高效仿酶體系》是依託吉林大學，由劉俊秋擔任項目負責人的重點項目。

基本介紹

• 中文名：組合分子印跡與自組裝構築高效仿酶體系
• 項目類別：重點項目
• 項目負責人：劉俊秋
• 依託單位：吉林大學

項目摘要

依據識別與催化協同仿酶的研究新思路，利用分子印跡技術，緊密結合超分子組裝等多種手段，精確模擬重要抗氧化硒酶和羧肽酶。開展識別與催化一體化的雙親性分子自組裝，以底物和過渡態為模板分子，利用識別功能分子與模板分子複合技術，將催化部位合理裝配在印跡產生的過渡態或底物識別位點上，精確模擬酶活性中心，構築多層次、多維的具有高催化效率、高抗氧化生物活性的系列仿酶體系。建立和發展分子印跡與自組裝相結合仿酶的新技術和新方法。運用各種現代技術和手段研究仿酶體系中以弱相互作用力驅動的過渡態或底物的識別規律。闡明識別與催化協同性的內在聯繫、識別與催化過程以及活性中心結構與催化功能關係等基礎科學問題。探討過渡態理論以及識別與催化協同性，詮釋生物酶催化本質，為酶的催化學說提供新的實驗依據。通過對分子印跡方法的最佳化實現對仿酶體系的結構調控，獲得結構與功能可調控的仿酶體系。揭示構築高效人工酶的一般規律。

結題摘要

本項目緊緊圍繞解決“識別與催化協同”這一仿酶領域重要的科學問題，開展了系統的仿硒酶研究。建立和發展了分子自組裝與仿酶相結合的新技術和新方法，獲得了多酶功能協同的超分子仿酶體系，實現了多酶的功能協同。（1）在分子水平構築了分子識別與催化協同的智慧型仿硒酶體系。在變構蛋白上精確構築了硒酶識別和催化中心，利用蛋白質的構象變化成功實現了對底物識別特異性的控制，從而實現了對硒酶活性的可逆調控（參見Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 13536–13539）。（2）在構築蛋白質超分子聚合物解決硒酶穩定性方面取得重要成果。利用金屬螯合作用和多重非共價作用網的協同驅動，實現了對蛋白質組裝方向的精確控制（參見JACS. 2013, 135, 10966； ACSnano, 2015, 9, 5461）。通過主客體相互作用，構建了活力在天然酶水平的蛋白質超分子聚合物納米線，通過穩定蛋白質的構象成功解決了酶穩定性問題（參見Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 5590）。（3）在超分子水平上構築多酶協同的蛋白質組裝體方面取得重要成果。我們發展了電荷相互作用驅動的蛋白質組裝新方法。利用環狀蛋白質與量子點、樹枝狀分子以及聚合膠束的多重靜電作用，成功實現了多酶的協同及多酶的功能集成（參見Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 9343；ACS Nano, 2017, 11, 938）。 通過5年的研究，本項目共發表SCI收錄論文47篇，影響因子大於10的論文24篇（其中Chem. Rev.1篇；Chem Soc Review 2篇，Angew Chem.6篇； JACS. 1篇；ACSnano 5篇）。文章發表後受到國際同行的關注。Nature China以亮點形式介紹了我們精確控制蛋白質組裝的研究工作。應邀在國內外學術會議上作邀請報告27次（其中大會Keynote主旨報告2次）。作為會議主席，在2014年8月成功舉辦了“蛋白質組裝與功能化”國際會議。