融合酶催化合成莱鲍迪苷A文献综述

 2021-11-03 22:44:06

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文 献 综 述融合酶法 酶是自然界生物体中催化生物体代谢反应的一种高效的生物催化剂，具有催化效率高，底物催化专一及反应条件温和等特点，在机体中完成一个代谢反应需要多种酶共同参与，因而酶易聚集在一起形成多酶复合体，例如催化脂肪酸的水解酶便是以多酶复合体的形式存在，这些多酶复合物按照一定的顺序进行转化，即体现了单个酶的独特性，同时又提高了催化效率，例如通过有效转移中间体，促进辅因子再生和消除产物抑制作用来确保高催化效率[1-3]，使机体的代谢得以有条不紊的进行下去。

多酶复合物的有效性主要取决于酶的三级及四级结构，酶形成酶的活性中心后易与底物进行特异性结合，提高反应速率，而活性位点的紧密排列除了加速代谢反应速率外，也一定程度上避免了副反应的产生。

因此酶的结构和机理的研究是一个活跃而广泛的研究领域，特别是在合成生物学中，其目的是通过设计人工多酶系统来模仿这些生化过程[4]。

与常规的多步化学合成法相比，多酶系统的生物合成法提高了底物的利用率，减少了过程损耗，同时增加了产量，更加绿色高效[5-8]。

构建多酶合成系统需要进行总体考虑，例如酶的形态，酶反应器，产酶系统的工艺[9]等，以适应生活生产的需要。

尽管多酶系统的共固定化非常吸引人，但是由于需要支持材料跟载体，会破坏原有自然精确的多酶系统的结构，因此仍然存在许多的挑战，相反基于酶与接头而不是载体的相互作用的酶组装具有明显的优势。

生物大分子之间的酶组装主要可以分为DNA，肽和cohension-dockerin蛋白诱导的组装DNA通过预测和控制两种或多种酶的相对位置，设计单独的DNA条带以及诱使与DNA条带共价连接的酶的排列，按照碱基互补配对原则将DNA自组装为一维，二维和三维纳米结构，酶通过化学结合的方法将酶进行附着排列，化学共轭需要自然存在或人工突变的表面活性残基[10-12]。

天然发现的具有很强亲和力的酶-DNA结合标签包括生物素-亲和素系统标签[13]halo标签[14]和血红素标签[15].DNA-生物共轭可分为两类，一类是适合组装两种DNA标记的无需DNA支架的酶，另一类是将两种或多种被标记的酶排列到DNA支架或DNA折纸上，从而可以为多酶系统获得精确的二维或三维结构。

肽通过使异质酶与肽介导缀合紧密相近，使多酶系统能有序催化生物的级联反应[16-17]。

缺乏肽接头酶的直接组装可能会由于位阻可能导致折叠错误和失活，利用基因融合或酶催化肽交联等方法引入肽接头及产生肽缀合，肽接头具有在多酶结构内互连和分离催化结构域的优点，随着分子生物学的发展，逐渐开发出了传统的限制/连接反应，重叠延伸聚合酶链反应（OE-PCR）等方法来组装多酶系统肽接头[18]。

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