蛋白冠調控納米酶活性研究獲新進展

近日，國家納米科學中心陳春英院士、吳曉春研究員和中國科學院高能物理研究所王黎明研究員團隊合作，在蛋白冠調控納米酶活性研究領域獲新進展，相關研究已在《美國化學會志》發表。

納米酶表面吸附蛋白的形狀影響催化活性的機制。受訪者供圖

納米酶是一類具有類似天然酶催化活性的功能性納米材料。目前，已有上千種具有類酶活性的納米材料被陸續報道并應用于疾病診斷和治療、生物檢測。如何精準地調控納米酶的催化活性一直是納米酶設計、功能開發與應用的關鍵科學問題。在生物醫學應用中，納米酶很可能與生物體液接觸，在表面吸附多種類型的蛋白質形成“蛋白冠”。由于多數納米酶的催化位點位于表面，而蛋白冠在表面吸附形成物理屏障，很可能占據催化位點，但蛋白冠能否影響納米酶的催化活性并不清楚。

基于此，研究人員以聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDDAC)包覆的金鉑納米棒作為模型納米酶，研究了蛋白冠對納米酶催化活性的調控作用。發現血漿蛋白冠能顯著抑制多種類酶活性，且其抑制效應依賴于蛋白的形狀。在納米酶表面，吸附的纖維蛋白原、纖連蛋白等纖維狀蛋白比血清白蛋白等球形蛋白對催化活性的抑制效果更強，原因是纖維狀蛋白形成的蛋白網絡更致密、孔隙更小，導致參與催化反應的底物更難從孔隙滲透、底物與納米酶表面接觸的機率更小，從而對催化活性的抑制效果更顯著。這種蛋白冠抑制納米酶催化活性現象，首次揭示吸附蛋白的形狀是關鍵調控因素, 為納米酶的理性設計、功能開發與生物醫學應用提供了新的視角和思考。 

相關論文信息：https://doi.org/10.1021/jacs.3c14046