化學所在生物分子馬達組裝體性能調控方面取得新進展

　　以活性生物大分子為構筑基元，利用分子組裝策略設計與構建仿生體系，模擬或調控生命體基本單元的結構和功能，已成為化學與生命科學交叉的前沿和熱點。生命體活動所必需的能量來源是三磷酸腺苷（ATP），一般情況下由旋轉生物分子馬達蛋白ATP合酶在跨膜質子梯度勢的推動下合成。

　　在國家自然科學基金委、科技部和中國科學院的支持下，中科院化學研究所膠體、界面與化學熱力學重點實驗室研究員李峻柏課題組長期致力于生物分子馬達ATP合酶的分子組裝與應用研究，并取得了系列進展。該研究團隊將ATP合酶與光系統II、人工光酸分子或量子點進行共組裝，實現了對自然界葉綠體結構的有效模擬和功能的大幅度提升（ACS Nano 2016, 10, 556； ACS Nano 2017, 11, 10175； ACS Nano 2018, 12, 1455； Adv. Funct. Mater. 2018, 28, 1706557； Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 12903； Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 6532； Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 796）。

　　最近，他們將含有生物分子馬達ATP合酶的脂質體鋪展在濺射有裸金納米顆粒的玻璃表面，構筑了一種簡易而有效的薄膜型微反應器。研究表明，硫醇分子的引入導致硫醇-金表面自組裝單層膜（SAM）的形成，同時產生跨膜質子梯度，進而驅動ATP合酶催化合成ATP。硫醇的種類決定體系中質子梯度形成的動力學，進而調控ATP的合成速率。上述組裝的生物分子馬達體系將合成的有機小分子轉化為生命能量分子ATP，為進一步大面積能量采集及構建ATP驅動的生物分子器件奠定了重要基礎。相關研究成果發表在近期的Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 1110。

自組裝單層技術用于調控生物能量分子的合成