由东京工业大学制作
图1
通过引入允许更多IrCp*摄取的位点特异性突变，用氨基酸置换改造了笼子
信用:东京工业大学上野孝文 带有组氨酸残基的新型杂化铁蛋白纳米笼显示1
东京理工大学的研究人员在一项新的研究中称，金属离子吸收量提高了5倍，酒精生产的催化效率也有所提高
他们的发现表明，混合生物纳米粘土可以有效地催化反应，产生工业上重要的产品
生物聚合物可以自发地自组装成类似血管或笼子的复杂结构，但体积要小得多，被称为“纳米笼子”
这些结构可以容纳大范围的分子，充当“客人”
一个流行的例子是“铁蛋白纳米胶囊”，它是由24个亚单位自组装成蛋白质铁蛋白形成的，可以包裹重要的催化剂金属离子
在这些金属离子的帮助下，催化反应将任何底物转化为产物
尽管众所周知，铁蛋白笼在工业上的潜在应用还有待充分探索
到目前为止，大多数增加铁蛋白中金属离子吸收的努力都导致了低稳定性的笼
要让“客人”在笼子里坐好，有效的设计是关键
牢记这一点，一个由教授领导的科学家团队
来自日本东京工业大学(东京理工大学)的上野孝夫在铁蛋白纳米胶囊的核心引入了位点特异性突变，并增加了其对铱配合物(IrCp*)的摄取
他们的发现发表在《天使化学》杂志上
铱是酒精生产过程中的重要催化剂，在制药、食品和化学工业中有商业用途
教授
上野解释说，“根据以前的文献，我们知道笼中配位氨基酸的存在提高了铱的活性，用适当的残基取代这些氨基酸可以缓解这个问题
因为铱配合物起催化剂的作用，配位残留物就可以了
“作者用氨基酸组氨酸替换了常规(野生型)铁蛋白笼中的两个残基，精氨酸和天冬氨酸，并创造了突变体R52H和D38H
值得注意的是，装配结构或保持架尺寸没有受到这些变化的影响
图2
在底物高特异性转化为醇的过程中，纳米粘土充当混合生物催化剂
信用:东京工业大学上野孝文 接下来，他们将IrCp*添加到突变体中，发现R52H能够嵌入1
铱原子比野生型笼多5倍(图1)
但是，令他们震惊的是D38H突变体，它的行为与野生型完全一样
那么，为什么这两种突变没有相同的效果呢？根据教授的说法
上野，“这意味着不仅组氨酸残基的存在，而且它的位置对决定笼子中的摄取效率也是至关重要的
" 使用新的催化笼，研究人员能够实现高达88%的酒精生产率
显然，突变有利于反应组分的结构重排，这提高了转化率(图2)
为了理解基底在笼中的行为，研究人员使用了模拟，其中基底分子可以在纳米笼中自由移动
他们在R52H突变体中观察到底物和组氨酸之间的一些相互作用，这在野生型笼中不存在，即
e
，基底在纳米笼内显示出优先结合
“这些混合生物纳米粘土也被发现是高度稳定的，这表明它们可以在工业应用中用作可行的催化剂，”教授总结道
上野
金属离子结合位点研究的当前基于结构的设计可以被推进，以产生具有选择性摄取特异性客体分子的新型铁蛋白突变体，用于化学和制药工业中的各种催化应用
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