顆粒在線訊：生物催化因綠色、溫和、高選擇性等特點，逐漸成為傳統(tǒng)精細(xì)化學(xué)品制造的替代方法。而生物催化劑——酶，通常存在活性差、不穩(wěn)定和難以回收利用等缺點。將酶固定化后能夠提高酶的催化活性和穩(wěn)定性，且可重復(fù)使用，這使得酶固定化成為有效的策略，對生物催化劑的工業(yè)化應(yīng)用具有助推作用。

近日，中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所孫周通帶領(lǐng)的生物催化研究中心團(tuán)隊，與清華大學(xué)化學(xué)工程系王玉軍團(tuán)隊合作，開發(fā)了可行的酶固定化策略。該策略利用三氮唑類化合物和金屬離子的協(xié)同橋接，誘導(dǎo)形成多孔的酶組裝水凝膠，提高了酶催化活性和穩(wěn)定性。水凝膠固定化后的醇脫氫酶對酮底物的催化還原效率是游離酶的6.3倍，在循環(huán)使用12個周期后仍具有較高的催化活性，且保持較高的立體選擇性，證實了它的穩(wěn)定性和可重復(fù)使用性。進(jìn)一步，該研究通過冷凍電鏡解析了水凝膠固定化酶近原子分辨率（2.1埃）的復(fù)合體結(jié)構(gòu)，闡明了水凝膠形成的可能機(jī)制，揭示了三氮唑類化合物和金屬離子在水凝膠形成過程中的重要作用，并結(jié)合計算模擬解析了固定化酶提高催化活性和穩(wěn)定性的分子機(jī)制。該研究策略簡單易操作，可為工業(yè)酶固定化應(yīng)用提供理論指導(dǎo)和實踐指導(dǎo)。

相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然-通訊》（Nature Communications）上。研究工作得到國家重點研發(fā)計劃和國家自然科學(xué)基金等的支持。

水凝膠固定化酶形成原理示意圖