【科研摘要】
分子氧（O2）是一种高反应性氧化剂，对许多生物和工业系统有害。尽管O2经常通过金属或还原剂相互作用，但迄今为止，尚未描述涉及有机超分子结构的结合机理。最近, 特拉维夫大学 Iftach Yacoby和Lihi Adler-Abramovich教授 团队 论述了显着的二肽水凝胶化剂芴基甲氧基羰基-二苯丙氨酸会夹带O2并显着限制O2在水凝胶中的扩散和渗透。
分子动力学模拟表明，O 2 的结合机理是由凝胶超分子结构中的芳香环之间形成的口袋控制的，这些口袋通过疏水相互作用与O 2 结合。利用此现象可以维持O 2 超敏性酶[FeFe]-氢化酶的活性，该酶具有将氢气用于可持续能源应用的潜力。凝胶中的加氢酶封装允许在暴露于 环境 O 2 后产生氢气。这种现象可能导致这种低分子量胶凝剂在各种对O 2 敏感的应用中得到利用。 相关论文以题为 Protection of Oxygen-Sensitive Enzymes by Peptide Hydrogel 发表在 《A CS Nano 》 上 。
【主图导读】
图 1. Tris缓冲的FmocFF水凝胶的物理表征。 （a）FmocFF水凝胶的扫描电子显微镜图像。比例尺，1μm。（b）FmocFF水凝胶的透射电子显微镜图像，证明了纳米原纤维的结构。比例尺，200 nm。（c）3D FmocFF自支撑缓冲水凝胶的倒置管。（d）在形成过程中对水凝胶的机械性能进行原位时掠振动测量。
图 2. FmocFF水凝胶限制了O 2 的渗透。
图 3. O 2 与FmocFF原纤维结合的分子动力学模拟。
图 4. HydA1封装在FmocFF凝胶中可保护其免受O 2 侵害。
【总结】
这项工作展现了 FmocFF水凝胶突出地捕获O 2 并将其运动限制在一定程度之外的强大能力，这种程度超出了凝胶基质施加的气体扩散的自然障碍，并且不需要金属离子结合O 2 。O 2 和其他气体从不同凝胶的渗透和释放的比较表明，这种夹带现象是O 2 特有的，并不是所有含Fmoc的凝胶都常见。 分子动力学计算的结果表明，这是由O 2 与FmocFF原纤维的超分子结构之间发生的特定相互作用引起的。这些相互作用是导致O 2 与FmocFF原纤维内部而非外部表面结合的原因，在这种情况下，与Ar和CO 2 相比，它们的计算结合倾向显着更高。这与实验表 明 Ar和CO 2 的排放速率比O 2 快得多的实验是一致的。重要的是，这项研究证明了O 2 掺入FmocFF凝胶中的适用性，作为维持O 2 超敏酶HydA1产生氢的被动手段。此外，根据保持酶活性的需要，在水性缓冲液中制备水凝胶不会显着改变FmocFF水凝胶的纳米原纤维结构。这些发现为酶法生产和利用氢的可能性提供了希望。其他对O 2 敏感的反应，例如固氮酶介导的氨的产生，也可能受益于FmocFF水凝胶的封装。最后，FmocFF水凝胶在酶介导的电化学中可能具有潜在用途，因为据报道它们可以成功保留蛋白质，因此可用于将酶固定在所需电极 上 。
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参考文献 ： doi.org/10.1021/acsnano.0c09512
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