蛋白質(zhì)中肽鍵十分穩(wěn)定，在自然環(huán)境中半衰期達500多年。肽鍵的選擇性水解是蛋白質(zhì)組學(xué)分析的關(guān)鍵步驟，在生物技術(shù)研究中發(fā)揮重要作用。納米蛋白酶是一類具有天然蛋白酶活性的無機納米顆粒，能催化蛋白質(zhì)中肽鍵水解。目前已知的納米蛋白酶大多含有四價金屬離子，它們普遍存在活性低和反應(yīng)溫度高（60 ℃）等缺點。發(fā)展常溫下具有高活性和高選擇性的納米蛋白酶是該領(lǐng)域所面臨的一個重大挑戰(zhàn)。
針對這一挑戰(zhàn)，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)徐小龍副教授課題組，提出了基于雙金屬催化構(gòu)建高效納米蛋白酶的新策略。
含有雙金屬的CuCoO2納米蛋白酶具有高效催化蛋白水解活性，在室溫下能快速選擇性水解蛋白質(zhì)中含疏水性氨基酸的肽鍵。CuCoO2 納米蛋白酶具有高穩(wěn)定性和重復(fù)使用性能。納米顆粒表面的Co3+具有配位肽鍵羰基氧和激活肽鍵的能力，與納米顆粒表面Cu+結(jié)合的羥基（Cu+-OH）具有強的親核進攻肽鍵羰基碳的能力，二者協(xié)同作用顯著提高了其催化肽鍵水解的性能。與已報道的四種納米蛋白酶（Hf18 cluster、NU-1000、 MOF-808 和 Zr-K 2:2）相比，CuCoO2納米蛋白酶活性高出十萬倍。 作者還發(fā)現(xiàn)，CuCoO2納米蛋白酶催化蛋白水解反應(yīng)是發(fā)生在納米顆粒表面的多相反應(yīng)，表面活性劑可以促進蛋白水解產(chǎn)物從納米顆粒表面解離，從而加快肽鍵水解反應(yīng)速度。CuCoO2納米蛋白酶也水解熱變性蛋白和表面活性劑變性蛋白。與天然蛋白酶相比，CuCoO2納米蛋白酶在水解生物體內(nèi)具有重要功能的難溶蛋白（如膜蛋白）方面有很大優(yōu)勢。 論文信息 CuCoO2 Nanoparticles as a Nanoprotease for Selective Proteolysis with High Efficiency at Room Temperature Jiahao Xu, Ningning Ji, Mingxiu Guo, Yaru Wang, Xiaolong Xu Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202304554
