蛋白冠调控纳米酶活性研究获新进展

近日，国家纳米科学中心陈春英院士、吴晓春研究员和中国科学院高能物理研究所王黎明研究员团队合作，在蛋白冠调控纳米酶活性研究领域获新进展，相关研究已在《美国化学会志》发表。

纳米酶表面吸附蛋白的形状影响催化活性的机制。受访者供图

纳米酶是一类具有类似天然酶催化活性的功能性纳米材料。目前，已有上千种具有类酶活性的纳米材料被陆续报道并应用于疾病诊断和治疗、生物检测。如何精准地调控纳米酶的催化活性一直是纳米酶设计、功能开发与应用的关键科学问题。在生物医学应用中，纳米酶很可能与生物体液接触，在表面吸附多种类型的蛋白质形成“蛋白冠”。由于多数纳米酶的催化位点位于表面，而蛋白冠在表面吸附形成物理屏障，很可能占据催化位点，但蛋白冠能否影响纳米酶的催化活性并不清楚。

基于此，研究人员以聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDDAC)包覆的金铂纳米棒作为模型纳米酶，研究了蛋白冠对纳米酶催化活性的调控作用。发现血浆蛋白冠能显著抑制多种类酶活性，且其抑制效应依赖于蛋白的形状。在纳米酶表面，吸附的纤维蛋白原、纤连蛋白等纤维状蛋白比血清白蛋白等球形蛋白对催化活性的抑制效果更强，原因是纤维状蛋白形成的蛋白网络更致密、孔隙更小，导致参与催化反应的底物更难从孔隙渗透、底物与纳米酶表面接触的机率更小，从而对催化活性的抑制效果更显著。这种蛋白冠抑制纳米酶催化活性现象，首次揭示吸附蛋白的形状是关键调控因素, 为纳米酶的理性设计、功能开发与生物医学应用提供了新的视角和思考。 

相关论文信息：https://doi.org/10.1021/jacs.3c14046