【纳米】Angew. Chem.：纳米酶催化级联反应仿生模拟线粒体氧化磷酸化

自然界的生命过程是由大量复杂而精密的生物分子机器协同运转完成的。近年来，利用天然生物分子机器独特的生物活性，结合分子组装技术，可以构筑生物功能结构化器件，实现模拟生物体内的能量转化、物质传输和信息存储。已成为探索生物活动的研究热点。旋转生物分子马达，三磷酸腺苷合成酶（ATP合酶）在跨膜质子梯度推动下进行转动合成ATP分子，为生物体的生命活动提供所需能量。ATP作为一种生物能源，是光合磷酸化和氧化磷酸化过程的重要产物。自然界的氧化磷酸化是多种酶参与的级联反应，这些天然酶自身固有的特性导致在体外应用面临巨大挑战，如催化活性对环境的敏感性、回收和再循环困难、制备和纯化的高成本以及较低操作稳定性等。

图 1 纳米酶催化级联反应仿生模拟线粒体氧化磷酸化

最近，中国科学院化学研究所胶体、界面与化学热力学重点实验室李峻柏研究员团队通过整合纳米酶与重组天然ATP合酶构筑氧化磷酸化微反应器，展示了一种以葡萄糖为基本能量来源，实现体外氧化磷酸化。研究表明，这种负载在空心二氧化硅微球上的金纳米粒子（尺寸约2-4 nm）兼具葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶特性。将葡萄糖转化为葡萄糖酸，使得周围pH值下降产生质子梯度差，推动ATP合酶将ADP与无机磷酸盐转化ATP。同时，这种金纳米粒子能够将产生的过氧化氢分解，消除其可能对ATP合酶活性的影响。组装形成的氧化磷酸化微反应器具有非常高的生物活性，转化效率可以达到4920 nmol/mg/h，与天然系统中的酶的催化效率相当。因此，这种研究策略开辟了生物能量转换系统的新途径。

相关成果发表在Angew. Chem. Int. Ed. 上。

该论文作者为：Youqian Xu, Jinbo Fei, Guangle Li, Tingting Yuan, Xia Xu, Junbai Li*

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：

Nanozyme-Catalyzed Cascade Reactions for Mitochondria-Mimicking Oxidative Phosphorylation

Angew. Chem. Int. Ed., 2019, DOI: 10.1002/anie.201813771

导师介绍

李峻柏

https://www.x-mol.com/university/faculty/15516

（本稿件来自Wiley）

点击“阅读原文”，查看 化学 • 材料 领域所有收录期刊