阿拉巴馬大學研究人員基于僅由七個氨基酸組成的肽形成的人工分子結(jié)構(gòu)，開發(fā)出了最小納米酶，能夠捕獲工業(yè)過程中排放的二氧化碳(CO2)，并適用于其他環(huán)境修復過程。這些新分子還可以充當金屬酶，這為生物技術(shù)研究開辟了新的可能性。該研究還為生命初期催化活性的起源提供了新的貢獻。
該研究由薩爾瓦多·文圖拉(Salvador Ventura)擔任協(xié)調(diào)員，蘇珊娜·納瓦羅(Susanna Navarro)為第一作者，最近發(fā)表在 ACS Nano上。兩人都是生物技術(shù)和生物醫(yī)學研究所以及阿拉巴馬大學生物化學和分子生物學系的研究人員，并與阿拉巴馬大學化學系和bioGUNE研究中心的研究人員一起進行了這項研究。
2018 年，受 淀粉樣原纖維自組裝能力的啟發(fā)，UAB 研究人員基于朊病毒蛋白的特定測序，成功地創(chuàng)造出了能夠自組裝的非常短的分子。這些人工淀粉樣蛋白具有催化活性，與天然酶相比具有模塊化、靈活性、穩(wěn)定性和可重復利用等優(yōu)點?，F(xiàn)在，研究人員發(fā)現(xiàn)它們能夠有效地與金屬離子結(jié)合并充當金屬和金屬酶存儲元件。
“這些肽很特別，因為它們不含有典型的氨基酸，例如組氨酸，組氨酸通常被認為對于酶中金屬離子的協(xié)調(diào)至關(guān)重要，并且被認為對于催化活性至關(guān)重要。相比之下，它們富含酪氨酸殘基，雖然這種元素在這方面鮮為人知，但如果它發(fā)現(xiàn)自己處于正確的結(jié)構(gòu)環(huán)境中，也可以具有與金屬離子結(jié)合的獨特能力。酪氨酸的這種能力正是我們用來制造納米酶的原因”，Salvador Ventura 指出。
結(jié)果可以應(yīng)用于多個領(lǐng)域。首先，納米酶是穩(wěn)定的，并且由于其具有顯著的螯合金屬離子的能力，可用于廢水處理過程或污染土壤的環(huán)境修復。其次，它們可以充當金屬酶，能夠在現(xiàn)有酶不穩(wěn)定且無法發(fā)揮作用的條件下催化反應(yīng)。這為生物技術(shù)研究開辟了新的可能性，例如極端溫度和 pH 值下的催化反應(yīng)。
基于他們設(shè)計的納米酶，研究人員確信他們已經(jīng)成功開發(fā)了一種碳酸酐酶的簡約變體，能夠有效地儲存溫室氣體排放的二氧化碳，并且生產(chǎn)成本比天然酶低得多。
祖先酶的新視角
為了獲得這些新的納米酶，研究人員提出了這樣的假設(shè)：生命起源時的催化活性可能是短的、低復雜性肽自組裝成類似于淀粉樣蛋白的結(jié)構(gòu)的結(jié)果，淀粉樣蛋白是原始祖先酶。
“表明這些分子具有催化作用，而不需要傳統(tǒng)的基于組氨酸的配位，這代表著我們理解生命之初催化活性起源的重大變化。我們現(xiàn)在知道，如果祖先肽含有酪氨酸，則可以實現(xiàn)這種活性。因此，我們認為基于淀粉樣蛋白的祖先酶很可能也在其化學反應(yīng)中使用了第二種氨基酸。”薩爾瓦多·文圖拉總結(jié)道。
在這項研究中，研究人員利用分光光度法、熒光法、電子顯微鏡、電子衍射和先進的計算模型等多種技術(shù)將實驗和模擬結(jié)合起來。
標簽：
免責聲明：本文由用戶上傳，與本網(wǎng)站立場無關(guān)。財經(jīng)信息僅供讀者參考，并不構(gòu)成投資建議。投資者據(jù)此操作，風險自擔。 如有侵權(quán)請聯(lián)系刪除！