近日，东南大学孙伯旺教授课题组通过分子印迹技术，开发了一种全新的人工金属酶合成策略，以分子印迹聚合物作为三（1,2,3-三氮唑甲基）胺-Cu(I)配合物（Cu-TTA，金属辅因子）的固定支架，构建了一种具有高度特异性和底物专一性的人工金属模拟酶，高效催化细胞内二甲基炔丙氧羰基（DmProc）脱除反应（非天然反应）的发生。相关成果以“用于细胞内高度特异性生物正交催化的分子印迹聚合物”（Molecularly Imprinted Polymers for Highly Specific Bioorthogonal Catalysis Inside Cells）为题发表于化学领域的知名期刊《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）。
人工金属酶是一类通过人为设计、将具有催化作用的金属辅因子整合到蛋白质或纳米粒子支架上的模拟酶。人工金属模拟酶的开发已经取得了一定程度的进展，但现有人工金属模拟酶的效率仍然远低于天然金属酶，一个重要原因就在于天然金属酶的活性中心经过自然选择和进化，得以精准匹配底物结构，不仅牢牢地保护金属辅因子，还可以在复杂细胞环境中选择性地识别目标底物并进行高效催化。基于此，从天然酶与底物的一一对应关系出发，构建具有活性中心的人工金属酶以精准识别、催化底物分子，将具有重要的应用前景。
该论文基于分子印迹技术合成的人工金属模拟酶具有独特优势。该人工金属模拟酶与天然金属酶具有相近的尺寸，且金属Cu中心被保护在聚合物内部的同时，能够在挑战性的高谷胱甘肽（Cu催化剂的淬灭剂）环境下专一性识别、催化目标底物；其次，通过匹配模板分子的结构，该论文进一步提高了人工金属酶的催化活性，并提供了一种将其应用范围扩大到其他独特底物的方法；最后，以甲状腺激素（T3）启动的基因开关为验证模型，该人工金属酶可在细胞内识别、催化T3前药，原位合成T3分子，并以功能获得性方式诱导细胞内萤火虫荧光素酶的表达。
论文的第一作者是东南大学的博士后高志国和中国药科大学的硕士研究生邵泉林。
论文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202409849
来源：化学化工学院