[发明专利]酶复合物及自组装催化纳米线

说明书

本发明提供成纤维蛋白在增强酶催化活性和/或酶稳定性中的应用。本发明通过纤维样蛋白结构的自组装，将酶分子高密度、阵列化地展示在成纤维蛋白纳米结构的表面，形成具有催化能力的线状纳米结构。该纳米结构模拟了细胞内酶分子的天然区域化状态，从而在不对酶分子本身进行改变的情况下，提高酶的催化活性和稳定性。例如，纳米线状态的Sup35‑MPH的米氏常数Km不足游离MPH的1/5，催化常数Kcat提高了1倍，最大速率Vmax提高了26.5倍，比活力提高了4.8倍；相较于游离酶ATA‑117，在相同反应时间内，纳米线状态的Sup35‑ATA‑117的底物转化率可提高30％左右，达到最高转化率的时间缩短4倍多。

技术领域

本发明涉及酶催化剂，特别涉及一种酶复合物及自组装催化纳米线。

背景技术

酶作为一种生物催化剂，已广泛应用于生产、生活的各个领域。近几十年来，随着酶工程不断的技术性突破，在工业、农业、医药卫生、能源开发及环境工程等方面的应用越来越广泛。在对酶催化过程的研究和应用过程中，人们总是期望酶的活力和稳定性越高越好，并具备良好的催化性能。如何提升酶蛋白的催化能力是学术界的研究热点之一，同时也是工业生产实践中迫切需要解决的问题。传统的各种提升酶蛋白催化能力的方法主要包括化学修饰、分子酶工程等。

酶化学修饰是应用化学方法主要包括1)在酶蛋白特殊位点引入特定分子进行修饰的定点突变方法；2)使用双功能基团试剂如戊二醛、PEG等将酶蛋白分子之间、亚基之间或分子内不同肽链部分，进行共价交联的交联技术；3)利用小分子化合物对酶活性部位或活性部位之外的侧链基团进行化学修饰的小分子化合物修饰等方法对酶分子施行种种化学修饰，通过主链的切割、剪接和侧链基团的化学修饰对酶蛋白进行分子改造，以改变其理化性质及生物活性。酶化学修饰主要是通过化学基团的引入或除去，且修饰大都发生在酶活性部位或必需基团上，这样不仅使酶蛋白共价结构发生改变，而且使得酶蛋白活性随着修饰程度的加深而逐渐减弱，即酶化学修饰并不能有效的提高酶自身的催化效率，反而会降低酶活。

分子酶工程是采用基因工程和蛋白质工程的方法和技术，研究酶基因的克隆和表达、酶蛋白的结构与功能的关系，并以其为基础对酶分子进行再设计和定向加工。分子酶工程需要从一个或多个已经存在的亲本酶出发，经过基因的突变和重组，构建一个人工突变酶库，通过一定的筛选或选择方法最终获得具有某些特性的进化酶。分子酶工程方法不仅依赖于亲本酶分子的结构生物学数据的完善，还需要费时费力得构建人工突变酶库，后期的筛选过程更是复杂繁琐。

综合酶化学修饰和分子酶工程技术来看，二者的工作都集中于加工单个酶分子，并没有考虑到酶分子在活细胞内的整体分布情况。越来越多的研究表明酶分子在细菌体内并不是像在溶液里一样均匀分散的，而是成簇存在的，这种以超分子聚集体形态出现酶分子簇具有更高的催化活性。但是通过基因克隆所表达出来的酶分子往往以单分散的形式出现，这可能是所制备的酶分子与天然状态酶分子相比活性降低的原因之一。

发明内容

本发明为克服现有技术中存在的酶的催化特性和稳定性提高有限、制备复杂、成本高且针对特定的酶需要寻找适合于该酶的试剂、材料或方法等缺点，提供了成纤维蛋白在增强酶催化活性和/或酶稳定性中的应用。本发明所述的成纤维蛋白为amyloidogenesisfibrils(淀粉样成纤维蛋白)，简称成纤维蛋白。

为了实现本发明的目的，本发明采用如下技术方案：

本发明一方面提供成纤维蛋白在增强酶催化活性和/或酶稳定性中的应用。

示例性地，所述成纤维蛋白与所述酶形成酶复合物，所述酶直接或间接连接于所述成纤维蛋白。

示例性地，所述酶通过连接肽和/或接头蛋白连接于所述成纤维蛋白。

在本发明一具体实施方式中，所述酶通过连接肽连接于所述成纤维蛋白。