酶蛋白自组装的方法概述
摘要：多酶配合物具有消除产物抑制、促进中间体转移和原位再生辅因子等优点，有望在序列反应中实现高催化效率。构建功能丰富的多酶系统来模拟天然多酶复合物是多酶生物合成和无细胞合成生物转化的研究热点，但面临诸多挑战。目前，基于DNA、肽和支架蛋白等生物大分子之间的相互作用，已经形成了多种不同的组装策略。另一方面，化学诱导组装是基于酶与小分子(包括抑制剂、辅因子和金属离子)的亲和，具有简单、定点定向结构控制和经济的优点。本文就这些策略的研究进展作一综述。此外，还强调了设计多酶系统的挑战和前景。
关键词：工艺系统;酶组装;化学感应;结构分析;设计的生物合成;级联反应
- 文献综述
1 引言
在自然界中，有机体内具有复杂的多酶复合物，可催化不同代谢途径中的序列反应[1,2]。在多步连续转化过程中，这些多酶复合物相比单个酶表现出明显的优势，例如有效转移中间体，促进辅因子再生和消除产物抑制作用等[3-5]。多酶复合物的高效性取决于其定义的三级和四级结构，这是一个包含多个催化中心[6]的大型多肽。此外，活性位点的紧密接近导致加速反应速率的机制优势，该反应速率可能受到扩散的限制。 所谓的底物通道化，即在两种或多种酶的活性位点之间通过中间体，也可以避免副反应。研究这些大分子复合物的结构和反应机理是一个活跃的研究领域，特别是在合成生物学中，其目标是通过设计人工多酶系统[7]来模拟这些生化过程。与传统的多步化学合成相比，多酶体系催化的生物合成也被认为是生产精细化学品和大宗商品的绿色过程[8-11]。虽然多酶系统的固定化非常有吸引力，但由于使用了支持材料或载体，很难模拟自然进化的多酶系统的精确结构，这使得仿生学成为一个真正的挑战。相比之下，基于其与连接体相互作用的酶的组装，具有显著的优势。本文从酶和连接剂的选择、多酶体系结构的发展及其催化效率的提高等方面进行了综述。最后，讨论了多酶组装将会面临的挑战。
2 基于生物大分子间相互作用的酶组装
生物大分子框架被广泛应用于酶的组装，可以分为两大类：DNA和肽。
2.1 DNA
通过互补碱基配对将DNA自组装为一维，二维和三维纳米结构，使DNA生物缀合成为酶自组织的一种有前途的方法[12,13]。预测和控制两种或多种酶的相对位置可以通过设计单独的DNA条带和诱使共价连接到DNA条带上的酶的排列方式来实现[14]。 酶可以通过化学结合（例如点击化学反应）附着到DNA条带上[15]。化学共轭需要自然存在或人工突变的表面活性残基。 用于酶-DNA偶联的天然发现的具有强亲和力的结合标签包括生物素-亲和素系统[16]，Halo标签[17]和Heme标签[18]。
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