一直以來，人類利用完整的微生物細(xì)胞作為催化體系來制備所需的產(chǎn)品，例如釀酒、釀醋和酸奶制作均已有了數(shù)千年的歷史。
近年來，人工金屬酶（ArM）技術(shù)的發(fā)展為全細(xì)胞催化劑賦予了更強(qiáng)大的催化能力。然而，ArM與全細(xì)胞催化劑的聯(lián)用面臨兩大挑戰(zhàn)，一是ArM對(duì)環(huán)境高度敏感，二是ArM本身在細(xì)胞內(nèi)的組裝（蛋白和非生物輔因子的連接過程）較困難。
湖南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院教授白玉罡課題組報(bào)道了一項(xiàng)突破性研究成果，利用液-液相分離（LLPS）技術(shù)，在大腸桿菌中創(chuàng)建出了由蛋白構(gòu)成的人工隔室，為人工金屬酶提供穩(wěn)定的“庇護(hù)所”，從而成功開發(fā)了具備高活性和高穩(wěn)定性的全細(xì)胞催化劑。這一技術(shù)被稱為ArM-LLPS技術(shù)，它不僅能大幅提升單細(xì)胞催化效率，還在罹患結(jié)腸癌的小鼠模型中實(shí)現(xiàn)了靶向催化-原位產(chǎn)藥過程，為癌癥治療提供了全新的潛在解決方案。
實(shí)驗(yàn)中，團(tuán)隊(duì)成功在LLPS隔室內(nèi)的HS蛋白上構(gòu)建出了多種人工金屬酶，相比傳統(tǒng)的周質(zhì)策略，該技術(shù)顯著提升了人工金屬酶在單細(xì)胞中的含量。
為驗(yàn)證ArM-LLPS技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用潛力，團(tuán)隊(duì)成員還構(gòu)建了小鼠結(jié)腸癌模型，接受全細(xì)胞催化劑與前藥組合治療的小鼠，其治療效果優(yōu)于常規(guī)藥物治療組，且器官毒性和體重減輕情況大幅改善。據(jù)介紹，這種“基于催化劑的靶向治療”策略為癌癥的靶向治療提供了新的可能性。人工金屬酶與LLPS聯(lián)用的ArM-LLPS技術(shù)展現(xiàn)了巨大潛力，可帶來高質(zhì)、高效的全細(xì)胞催化劑系統(tǒng)。
相關(guān)研究成果1月8日發(fā)表于《自然·化學(xué)生物學(xué)》（Nature Chemical Biology）上。
研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、湖南省科技廳以及湖南省研究生創(chuàng)新基金等資助。
相關(guān)論文信息：https://www.nature.com/articles/s41589-024-01819-7
本文鏈接：http://jphkf.cn/news-8-270-0.html在大腸桿菌中建人工隔室 人工金屬酶有了“庇護(hù)所”
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