分會

第五分會：生物分析化學(xué)

摘要

億萬年的自然進化造就了天然過氧化物酶單活性中心的強大催化能力。因此，基于單活性位點超越天然酶的人工過氧化物模擬酶的設(shè)計和構(gòu)建具有重大意義。 研究團隊以第一代G4/Hemin模擬酶為基礎(chǔ)，通過精確調(diào)控鐵卟啉中心和協(xié)同催化基團（dC）的距離（圖1A），使模擬酶（G4TC/Hemin）的催化活性得到了一個數(shù)量級的提升。在研究的第二階段，通過共價偶聯(lián)技術(shù)將更多高效的協(xié)同催化基團（dC-aza）引入催化體系（圖1B），新構(gòu)建的模擬酶（G4TCaza-Hemin）進一步實現(xiàn)了一個數(shù)量級催化活性的提升。至此，相比于傳統(tǒng)的G4/Hemin體系，G4TCaza-Hemin模擬酶的活性提高了近160倍，并成功應(yīng)用于miRNA檢測等化學(xué)測量學(xué)體系。 研究團隊遵循“在合適位點引入高效協(xié)同催化基團”這一思路，通過理論推測與實驗篩選，獲得首個在單活性位點超越辣根過氧化物酶（HRP）的人工模擬酶G4-Hemin-KHRRH（圖1C）。該模擬酶在合適的空間位置上共價串聯(lián)了DNA、Hemin和多肽，被命名為嵌合多肽DNA模擬酶（CPDzyme）。相比于非共價的G4/Hemin模擬酶和HRP，CPDzyme的催化常數(shù)（kcat）分別提高了2000倍和1.5倍（單一催化位點）。這一里程碑式的突破得益于CPDzyme的雙組氨酸-精氨酸片段的輪轉(zhuǎn)催化機制及雙共價修飾的高穩(wěn)定性。除此之外，CPDzyme適用于廣泛的非生理條件（有機相、高溫和極端酸堿等），彌補了天然酶的不足，極大拓寬了模擬酶應(yīng)用范圍。

關(guān)鍵詞

Artificial peroxidase;G-Quadruplex/Hemin DNAzyme;Chimeric peptide DNAzyme (CPDzyme)

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