【交汇点11月11日】酶是自然界最精妙的“催化工匠”，在绿色生物制造领域，科学家们一直希望让酶在没有外部支撑材料的情况下，也能像工厂里的员工一样有序地“站队工作”——既保持高效协作，又能随时回收再利用。然而，要在纳米或微米级的尺度上实现这种精密排列和动态控制，一直是国际上的科学难题。
近日，记者从江南大学获悉，该校生物工程学院周哲敏教授团队在这一领域取得重要突破。他们成功构建了一种完全由蛋白质组成的“可编程支架体系”，让多种酶能够在分子层面上精确排列、协同催化、循环使用。相关成果发表于国际知名期刊《先进功能材料》。
“我们设计的这套体系，相当于利用蛋白质搭建了一个‘分子积木工厂’。”周哲敏介绍，研究人员选用一种能自动“拼装”成长链的蛋白纤维作为骨架，再加入两组“识别模块”和一段“刚性桥梁蛋白”。
如此一来，酶与酶之间的距离就能在8纳米到30纳米之间自由调控。周哲敏进一步解释，这好比是由一个由高楼组成的社区，每栋楼都是由层层单元堆叠而成，天桥借由支撑将楼与楼之间连接，构成一个紧密而有序的网络。天桥越长，人与人之间往来的路程就越长；天桥越短，沟通与协作就越迅速。通过这种设计，研究人员得以在微观尺度上“规划”酶之间的距离，从而调控它们协同工作的效率。
这种“蛋白模块积木式”设计，不仅能在微观尺度上实现精确布局，还能在宏观上自发形成可见、可回收的蛋白凝胶材料。同时，这个支架可以直接从粗裂解液中自组装而成，无需繁琐的纯化过程，操作简便，稳定可靠，让酶真正实现“排好队、干高效活”。
“我们的目标是让酶像工厂里的智能机器人一样，在分子工厂中精准协作、循环运转。”团队成员程中一介绍，“这种可编程纯蛋白支架能显著提升生物催化体系的稳定性与利用率，在精细化学品制造、生物能源转化、药物合成等领域都有广阔的应用前景，为绿色制造提供全新的材料工具。”
本文来源：交汇点
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