5月6日,Nature Catalysis期刊發表了題為“Matching the kinetics of native enzymes with a single-atom iron nanozyme”的研究文章。文中設計了一種以FeN3P為中心的單原子納米酶(FeN3P-SAzyme),它通過磷和氮的精確配比特來控制單原子鐵活性中心的電子結構,表現出類似於天然酶的催化活性和動力學。特別是,設計的FeN3P-SAzyme具有可調控的幾何結構和電子結構,表現出與酶的催化動力學相類似的催化效能。作者用密度泛函理論計算解釋了該單原子納米酶類酶活性與底物特异性的起源。最後,作者證明了開發的FeN3P-SAzyme所具有的優越類酶活性,可作為抑制腫瘤細胞生長的有效治療策略。
自20世紀50年代以來,人工酶的活性遠低於天然酶,這是一個長期困擾生物、化學等科學家的重要科學問題。設計和開發具有優异催化效能的人工酶一直是科技工作者們共同追求的重要目標。單原子納米酶由於具有可設計規劃的幾何結構和電子配比特,其可以在原子水准上有效地類比天然酶的金屬活性中心,是替代天然酶最具潜力的候選者之一,也為開發具有天然酶催化效能的人工酶開闢了一條新途徑。
文章的通訊作者是北京理工大學梁敏敏教授、清華大學王定勝副教授、中國科學院生物物理所研究所閻錫蘊院士、清華大學李亞棟院士,第一作者是清華大學化學系博士後冀淑方、北京理工大學資料學院博士後蔣冰、內蒙古大學化學化工學院副教授郝海剛、清華大學化學系博士生陳遠均。本研究得到了科技部重點研發計畫、國家自然科學基金和北京市科委項目等支持。
單原子納米酶理性設計類比天然酶
文章資訊:
Ji,S.,Jiang,B.,Hao,H. et al. Matching the kinetics of natural enzymes with a single-atom iron nanozyme.Nat Catal(2021).https://doi.org/10.1038/s41929-021-00609-x
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