多酶组装及生物级联催化

摘要

笔者设计和构建了基于人造蛋白支架的共价酶复合物，并将这种复合物运用到类胡萝卜素的生物合成途径中。我们采用了两对蛋白支架，一对是SpyCatcher 和SpyTag，另一对是与之相似但是正交的SnoopCatcher 和SnoopTag。我们将这种人造蛋白支架应用到细菌体内番茄红素和虾青素的生物合成中。这两种类胡萝卜素具有非常重要的科学和药学意义。通过运用蛋白支架形成复合物，番茄红素和虾青素的产量分别提高了五倍和两倍，证实了这个方法的普适性。体内组装的复合物呈现了非常有趣的空心球结构，直径大约25 纳米。综合起来，这项工作研究了利用位点特异性共价蛋白反应组装多酶复合物。模拟天然的丙酮酸脱氢酶复合物，我们首次构建了在体内具有出色催化功能的蛋白纳米结构。蛋白质组装与超分子化学基于同样的相互作用，因此彼此有共同之处。超分子化学与酶学的结合必将开辟一个全新的领域。