在生物体中的生物催化转化，例如多酶催化级联反应，在不同的细胞膜分隔的细胞器中高效进行。然而，在自然系统中模拟生物催化级联反应过程仍然具有挑战性。基于此，华东师范大学李丽教授（通讯作者）等人报道了多壳金属有机框架（MOF）可以用作分层的支架，在纳米尺度上对酶进行空间组织，以提高级联反应催化效率。与溶液中的游离酶相比，通过外延逐壳的过度生长将多酶与多壳MOF封装在一起，催化效率提高了5.8-13.5倍。更重要的是，多壳MOF可以充当多空间隔室纳米反应器，允许在单个MOF纳米颗粒中物理划分多种酶，以便在一个锅中进行不相容的串联生物催化反应。此外，作者使用纳米级傅里叶变换红外（nano-FTIR）光谱解决了与封装在多壳MOF中的酶相关的振动活性的纳米级异质性。多壳MOF可以根据特定的级联反应路线来控制多酶的位置，其中载酶1和载酶2的壳沿内壳紧密定位，可以有效地促进质量传输，进而促进高效的串联生物催化反应。该工作有望为设计高效的多酶催化级联提供新的思路，以鼓励在许多化学和制药工业过程中的应用。Hierarchically encapsulating enzymes with multi-shelled metal-organic frameworks for tandem biocatalytic reactions. Nat. Commun., 2022, DOI: 10.1038/s41467-022-27983-9.https://doi.org/10.1038/s41467-022-27983-9.
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