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《应用化学》杂志报道我室人工构建自组装多酶体研究创新成果

作者: 发布时间:2014-10-28 14:10:00

蛋白质自组装是合成生物学和纳米生物技术领域的研究热点。我校生工学院鲁华生物技术研究所魏东芝教授和任宇红教授研究团队,在自组装超分子多酶体的研究中取得重要突破。近日,著名化学刊物Angew. Chem. Int. Ed(http://dx.doi.org/10.1002/anie.201405016)报道了我校博士生高鑫同学为第一作者的这一创新研究成果。
 


图片说明:人工构建自组装多酶体示意图

 

在自然界,细胞通过漫长的进化获得了许多按一定的空间结构组装在一起的多酶复合体,在这些复合体中,酶与酶之间可以形成底物通道,减少中间产物(尤其有毒物质)的扩散,以达到高效的胞内催化功能,在细胞代谢过程和生命活动中发挥着重要作用。模拟天然的多酶复合体,在胞内人工构建超分子多酶体,是生物催化和合成生物学领域的一个重要研究方向。
为解决如何实现多聚体酶精确组装的问题,该研究团队选择了两个异种微生物来源的多聚体酶(亮氨酸脱氢酶和甲酸脱氢酶)作为技术模型,利用蛋白质自身同源自聚的特性以及相互作用蛋白结构域(PDZ)和其配体(PDZlig)的异源相互作用的特性,采用生物技术成功实现了这两个多聚体酶在胞外和胞内的自组装,得到了结构高度有序的层状超分子多酶体。与未组装的酶相比,无论是催化性能还是蛋白质稳定性都得到了显著提高。
 该项研究首次实现异种微生物来源的多酶在同一宿主细胞内自组装形成具有高度有序结构及高效耦合催化功能的超分子多酶体,避免了一般组装方法中基质(如DNA支架、蛋白支架等)的使用。此研究结果将为有效调控胞内级联代谢途径以及有效构建具有稳定有序结构的纳米或微尺寸生物大分子提供一条简便可行的途径。