クモ糸タンパク質に融合したアデニル酸キナーゼは、3Dプリントにおける酵素漏出を減らし、ATP再生に応用する

クモ糸タンパク質に融合したアデニル酸キナーゼは、3Dプリントにおける酵素漏出を減らし、ATP再生に応用する
出典: 奇武倫

3D プリンティングは、操作が簡単で、印刷形状と空間構造設計の選択性が広く、酵素固定化のコストが低いなどの利点があり、酵素固定化にとって最も有望なソリューションを提供します。ハイドロゲルはメッシュサイズが比較的大きいため、ハイドロゲルに物理的に埋め込まれた酵素分子、特に分子量の小さい酵素は、ゲル化中および反応緩衝液への浸漬中にハイドロゲルから容易に漏れ出す可能性があります。


湖南科技大学の合成生物学研究グループは、3Dプリントハイドロゲル中の酵素分子の漏出を減らし、in vitro ATP再生システムを構築するため、国際的に権威のある学術誌「Biomacromolecules」(中国科学院高分子科学第1ゾーン、IF 6.978)に「スピドロインに融合したアデニル酸キナーゼは、3Dバイオプリントハイドロゲルからの漏出を減らし、ATP再生のための触媒となる」と題する論文を発表しました。この論文の責任著者は孟二准教授、第一著者は劉長軍准教授です。この記事では、酵素-クモ糸タンパク質生体模倣複合体を調製するための戦略を報告します。この戦略では、遺伝子工学を利用して、クモ糸タンパク質の NT ドメインをアデニル酸キナーゼ (ADK) に置き換え、酵素分子の分子スケールを拡大し、自己重合能力を持つ新しいタイプのアデニル酸キナーゼ-クモ糸タンパク質生体模倣複合体 (ADK-RC) を構築します。研究チームはバイオニック複合体ADK-RCとADKの酵素特性を総合的にテストしました。ADK-RCはより高い特異的酵素活性と基質親和性を達成し、温度安定性、pH安定性、および一部の有機溶媒に対する耐性を維持しました。

研究チームは酵素分子の3Dプリントを実現し、異なるプリント形状における酵素活性の違いを検出しました。実験テストの結果、3D プリントされたハイドロゲルを緩衝液に 6 時間浸した後、ハイドロゲルからの ADK-RC の漏出率 (17.90%) は ADK 酵素の漏出率 (59.17%) よりも大幅に低いことがわかりました。最終的に、研究チームは連続反応装置を構築し、3Dプリント酵素連続反応を実現しました。これにより、グルコースキナーゼによって触媒されたグルコースによって生成されるグルコース-6-リン酸の収量がATP再生を通じて107.06%増加しました。


本論文で提案された 3D プリント酵素 - クモ糸タンパク質バイオニック複合体の酵素固定化戦略は、酵素活性が高く、酵素漏出率が低く、再利用性があり、反応が連続的であるなどの利点があり、酵素固定化技術に新しい戦略と新しいアイデアを提供します。


Biomacromolecules は、ACS Publications (Journal of the American Chemical Society) 出版グループ傘下の国際的に権威のある学術誌で、生体高分子化学、生化学および分子生物学、高分子科学などの研究成果の出版に重点を置いています。2021-2022 年のインパクトファクター/JCR 分類は、6.978/Q1、H 指数: 193、CiteScore、11.30 です。

記事リンク: https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.biomac.2c01445


生物学、タンパク質

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