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北理工在单原子纳米酶理性设计方面获得重要进展

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新材料科讯 2021-05-14 21:52

近日,Nature Catalysis期刊发表了题为"Matching the kinetics of native enzymes with a single-atom iron nanozyme"的研究文章。文中设计了一种以FeN3P为中心的单原子纳米酶(FeN3P-SAzyme),它通过磷和氮的精确配位来控制单原子铁活性中心的电子结构,表现出类似于天然酶的催化活性和动力学。特别是,设计的FeN3P-SAzyme具有可调控的几何结构和电子结构,表现出与酶的催化动力学相类似的催化性能。作者用密度泛函理论计算解释了该单原子纳米酶类酶活性与底物特异性的起源。最后,作者证明了开发的FeN3P-SAzyme所具有的优越类酶活性,可作为抑制肿瘤细胞生长的有效治疗策略。

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自20世纪50年代以来,人工酶的活性远低于天然酶,这是一个长期困扰生物、化学等科学家的重要科学问题。设计和开发具有优异催化性能的人工酶一直是科技工作者们共同追求的重要目标。单原子纳米酶由于具有可设计规划的几何结构和电子配位,其可以在原子水平上有效地模拟天然酶的金属活性中心,是替代天然酶最具潜力的候选者之一,也为开发具有天然酶催化性能的人工酶开辟了一条新途径。

单原子纳米酶理性设计模拟天然酶

文章的通讯作者是北京理工大学梁敏敏教授、清华大学王定胜副教授、中国科学院生物物理所研究所阎锡蕴院士、清华大学李亚栋院士,第一作者是清华大学化学系博士后冀淑方、北京理工大学材料学院博士后蒋冰、内蒙古大学化学化工学院副教授郝海刚、清华大学化学系博士生陈远均。本研究得到了科技部重点研发计划、国家自然科学基金和北京市科委项目等支持。

来源:北京理工大学

文章信息:

https://doi.org/10.1038/s41929-021-00609-x

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