我院硕士研究生在美国化学会权威期刊发表纳米孔酶学研究成果

近日，药学院“广西高校微纳生物分析与药物筛选重点实验室”在仿生纳米孔酶学研究中取得重要进展，研究成果以“Monitoring Enzymatic Reaction Kinetics and Activity Assays in Confined Nanospace”为题，发表在美国化学会权威期刊《Analytical Chemistry》。论文第一作者为2021级药物分析学硕士研究生杨惠萍，通讯作者为李新春教授。

酶介导的生物转化通常发生在微纳米空间内（如细胞质），对维持生命系统的基本生化过程和生理功能至关重要。当前，由于缺乏有效的分析工具和技术平台，酶学研究通常在自由开放环境进行，微纳限阈环境是否会影响酶反应活性值得探讨。具有纳米尺寸开口的玻璃孔尖端体积可以限制到飞升（fL）水平，是研究限阈效应对酶促生物转化过程影响的理想模型。

酪氨酸（Tyr）代谢异常可导致多种的生理障碍，如黑色素瘤、白癜风、帕金森症、阿尔茨海默症等。受细胞内酪氨酸代谢途径中酶促级联反应启发，研究团队设计了一种功能化纳米反应器，用于非标记酶促反应动力学研究。在纳米孔内，由酪氨酸单酚氧化酶和酪氨酸脱羧酶逐步催化的级联酶反应产物改变纳米孔尖端表面电荷和润湿性，从而调控跨孔离子转运过程。观察到的离子电流信号与两步酶促反应相关联，并显示出独特的离子电流整流（ICR）效应。研究亮点包括：（1）设计的Tyr功能化的纳米反应器能在体外仿生限阈环境下探测酶催化过程；（2）获得了单酚氧化酶反应动力学，其Km值低于常规自由开放空间测量的Km值；（3）微纳限阈空间可以增强酶对底物的亲和力和催化活性，从而为酶相关生物转化和体外仿生酶学研究提供了新见解。

该研究得到国家自然科学基金项目资助。

原文链接：https://doi.org/10.1021/acs.analchem.4c01901。