基于多酶自组装构建超分子纳米反应器实现黄素依赖型卤化酶双辅酶原位再生

本研究创新性地结合多酶融合与自组装技术，成功构建了新型三酶自组装纳米簇（TESNC），显著提升了黄素依赖型卤化酶（FDH）介导的双辅酶（NAD(P)+/NADH与FAD/FADH2）再生效率。通过优化SpyTag定位策略，获得催化效率提升7.5倍（kcat/Km）、产量提高1.2倍的超分子反应器，兼具增强的碱耐受性与底物适应性，为生物卤化领域提供了高效稳定的催化平台。

　　

Highlight

本研究通过多酶融合与自组装技术协同策略，成功构建了新型三酶自组装纳米簇（TESNC），显著强化了黄素依赖型卤化酶（FDH）介导的生物催化卤化反应。

Design, expression, and activity assay of self-assembled components

前期研究表明SnC/SnT自组装支架的低效性限制了TESNC的形成。为解决该问题，我们提出用肽接头替换SnC/SnT对的新策略。为探究支架定位对双酶融合FH及TESNC组装的影响，我们将SpT肽分别连接至融合蛋白的N端或C端，构建了TESNC-N和TESNC-C两种变体（图1D）。

Conclusion

本研究通过酶融合与自组装建立了构建多酶复合物的新策略，成功应用于FDH介导的双辅酶再生系统。通过调控SpT肽在双酶融合中的位置，设计了两种自组装模块（SpTFH与FHSpT）。尽管FHSpT的FAD还原活性低于SpTFH，但其卤化能力更优。将FHSpT与葡萄糖脱氢酶（SpCG）整合形成TESNC-C复合物，实现了协同催化与空间协同效应。