通讯作者：李丽
通讯单位：华东师范大学
在生物体中，生物催化转化如多酶催化级联，在不同的细胞膜区隔的细胞器中高效率地进行。然而，在自然系统中模拟生物催化级联过程仍然具有挑战性。
在此，华东师范大学李丽研究员课题组通过外延一层一层的过度生长，证明了多壳金属有机框架(MOFs)可以作为一个分级的支架，在纳米尺度上对酶进行空间组织，以提高不相容串联生物催化反应的催化效率。
图1. 多壳ZIF-8 MOFs中GOx-HRP级联的操作。
相关工作以“Hierarchically encapsulating enzymes with multi-shelled metal-organic frameworks for tandem biocatalytic reactions”为题发表在Nature Communications上。
图2. Pro-ADH/NAD+级联在多壳中空ZIF-8 MOFs中的操作。
要点1.研究人员利用纳米尺度的分辨率的FT-IR光谱，绘制了单个多空间室MOF颗粒中多酶的空间组织。相容和不相容酶级联在多壳MOFs中的整合，与溶液中的自由酶相比，催化效率提高了5.8~13.5倍。
要点2.多壳MOFs可以作为一个多空间分区隔的纳米反应器，允许在一个MOF纳米颗粒中物理地划分多个酶，以便在一个锅中进行不相容的串联生物催化反应。
要点3.多壳MOFs使多酶的位置控制易于调节催化效率。酶1和酶2负载的壳沿内到外的紧密定位可以促进串联生物催化反应，在空间限制的酶活性位点之间进行高效的质量运输，促进高效的串联生物催化反应。
这项工作为开发多酶催化级联的复杂多空间隔间系统提供了重要的见解，在许多工业过程中都有很大的希望。
图3. 多酶级联的位置控制。
链接：
https://doi.org/10.1038/s41467-022-27983-9
