[發明專利]酶復合物及自組裝催化納米線

在審

• 申請號: 201711099649.3
• 申請日: 2017-11-09
• 公開（公告）號: CN108004226A
• 公開（公告）日: 2018-05-08
• 發明（設計）人: 門冬;張先恩;魏翠華
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢病毒研究所
• 主分類號: C12N9/96
• 分類號: C12N9/96
• 代理公司: 北京布瑞知識產權代理有限公司 11505
• 代理人: 孟潭

本發明提供成纖維蛋白在增強酶催化活性和/或酶穩定性中的應用。本發明通過纖維樣蛋白結構的自組裝，將酶分子高密度、陣列化地展示在成纖維蛋白納米結構的表面，形成具有催化能力的線狀納米結構。該納米結構模擬了細胞內酶分子的天然區域化狀態，從而在不對酶分子本身進行改變的情況下，提高酶的催化活性和穩定性。例如，納米線狀態的Sup35?MPH的米氏常數Km不足游離MPH的1/5，催化常數Kcat提高了1倍，最大速率Vmax提高了26.5倍，比活力提高了4.8倍；相較于游離酶ATA?117，在相同反應時間內，納米線狀態的Sup35?ATA?117的底物轉化率可提高30％左右，達到最高轉化率的時間縮短4倍多。

技術領域

本發明涉及酶催化劑，特別涉及一種酶復合物及自組裝催化納米線。

背景技術

酶作為一種生物催化劑，已廣泛應用于生產、生活的各個領域。近幾十年來，隨著酶工程不斷的技術性突破，在工業、農業、醫藥衛生、能源開發及環境工程等方面的應用越來越廣泛。在對酶催化過程的研究和應用過程中，人們總是期望酶的活力和穩定性越高越好，并具備良好的催化性能。如何提升酶蛋白的催化能力是學術界的研究熱點之一，同時也是工業生產實踐中迫切需要解決的問題。傳統的各種提升酶蛋白催化能力的方法主要包括化學修飾、分子酶工程等。

酶化學修飾是應用化學方法主要包括1)在酶蛋白特殊位點引入特定分子進行修飾的定點突變方法；2)使用雙功能基團試劑如戊二醛、PEG等將酶蛋白分子之間、亞基之間或分子內不同肽鏈部分，進行共價交聯的交聯技術；3)利用小分子化合物對酶活性部位或活性部位之外的側鏈基團進行化學修飾的小分子化合物修飾等方法對酶分子施行種種化學修飾，通過主鏈的切割、剪接和側鏈基團的化學修飾對酶蛋白進行分子改造，以改變其理化性質及生物活性。酶化學修飾主要是通過化學基團的引入或除去，且修飾大都發生在酶活性部位或必需基團上，這樣不僅使酶蛋白共價結構發生改變，而且使得酶蛋白活性隨著修飾程度的加深而逐漸減弱，即酶化學修飾并不能有效的提高酶自身的催化效率，反而會降低酶活。

分子酶工程是采用基因工程和蛋白質工程的方法和技術，研究酶基因的克隆和表達、酶蛋白的結構與功能的關系，并以其為基礎對酶分子進行再設計和定向加工。分子酶工程需要從一個或多個已經存在的親本酶出發，經過基因的突變和重組，構建一個人工突變酶庫，通過一定的篩選或選擇方法最終獲得具有某些特性的進化酶。分子酶工程方法不僅依賴于親本酶分子的結構生物學數據的完善，還需要費時費力得構建人工突變酶庫，后期的篩選過程更是復雜繁瑣。

綜合酶化學修飾和分子酶工程技術來看，二者的工作都集中于加工單個酶分子，并沒有考慮到酶分子在活細胞內的整體分布情況。越來越多的研究表明酶分子在細菌體內并不是像在溶液里一樣均勻分散的，而是成簇存在的，這種以超分子聚集體形態出現酶分子簇具有更高的催化活性。但是通過基因克隆所表達出來的酶分子往往以單分散的形式出現，這可能是所制備的酶分子與天然狀態酶分子相比活性降低的原因之一。

發明內容

本發明為克服現有技術中存在的酶的催化特性和穩定性提高有限、制備復雜、成本高且針對特定的酶需要尋找適合于該酶的試劑、材料或方法等缺點，提供了成纖維蛋白在增強酶催化活性和/或酶穩定性中的應用。本發明所述的成纖維蛋白為amyloidogenesisfibrils(淀粉樣成纖維蛋白)，簡稱成纖維蛋白。

為了實現本發明的目的，本發明采用如下技術方案：

本發明一方面提供成纖維蛋白在增強酶催化活性和/或酶穩定性中的應用。

示例性地，所述成纖維蛋白與所述酶形成酶復合物，所述酶直接或間接連接于所述成纖維蛋白。

示例性地，所述酶通過連接肽和/或接頭蛋白連接于所述成纖維蛋白。

在本發明一具體實施方式中，所述酶通過連接肽連接于所述成纖維蛋白。