湖南科技大學(xué)：開發(fā)酶融合蛛絲蛋白，減少3D打印中酶泄露，并應(yīng)用于ATP再生

來源：生物世界

導(dǎo)讀：該研究提出的3D打印酶-蛛絲蛋白仿生復(fù)合體的酶固定化策略，具有比酶活高、酶泄露率低、可重復(fù)使用以及可以連續(xù)反應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，為酶固定化技術(shù)提供了一種新策略和新思路。

3D打印具有操作方便、打印形狀和空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的選擇性大以及酶固定化成本低等優(yōu)點(diǎn)，為酶的固定化提供了一種最有前景的解決方案。由于水凝膠具有相對較大的網(wǎng)眼尺寸，因此物理包埋在水凝膠中的酶分子——尤其是分子量較小的酶——在凝膠化以及在反應(yīng)緩沖溶液浸泡過程中很容易從水凝膠中發(fā)生泄漏。

為減少酶分子在3D打印水凝膠中的泄露并構(gòu)建一種體外ATP再生體系，湖南科技大學(xué)孟爾副教授、劉長軍副教授等在 Biomacromolecules 期刊發(fā)表了題為：Adenylate kinase fused to spidroin as catalyst for decreasing leakage out of 3D-bioprinted hydrogels and for ATP regeneration 的研究論文。

該研究提出的3D打印酶-蛛絲蛋白仿生復(fù)合體的酶固定化策略，具有比酶活高、酶泄露率低、可重復(fù)使用以及可以連續(xù)反應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，為酶固定化技術(shù)提供了一種新策略和新思路。

該研究報(bào)道了一種酶-蛛絲蛋白仿生復(fù)合體的制備策略。該策略通過基因工程手段，將腺苷酸激酶（ADK）替換蛛絲蛋白中的NT結(jié)構(gòu)域，構(gòu)建了一種新型的腺苷酸激酶-蛛絲蛋白仿生復(fù)合體（ADK-RC），提高酶分子的分子尺度，并具有自聚合能力。

研究團(tuán)隊(duì)綜合測試了該仿生復(fù)合體ADK-RC與ADK的酶學(xué)性質(zhì)比較，ADK-RC獲得了更高的比酶活和底物親和力，并保留了的溫度穩(wěn)定性、pH穩(wěn)定性以及對部分有機(jī)溶劑的耐受性等。研究團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了酶分子的3D打印，并檢測了不同打印形狀的酶活差異。實(shí)驗(yàn)檢測發(fā)現(xiàn)，3D打印后的水凝膠在緩沖液中浸泡6小時后，ADK-RC從水凝膠中的泄露率（17.90%）顯著低于ADK酶的泄露率（59.17%）。

最后，研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建一種連續(xù)反應(yīng)裝置，實(shí)現(xiàn)了3D打印-酶連續(xù)反應(yīng)，通過ATP再生提高了葡萄糖激酶催化葡萄糖生成6-磷酸葡萄糖的產(chǎn)量，提高了107.06%。