结构优化对构建全细胞催化剂的影响：人工金属酶在人工保护环境中组装

《Biomacromolecules》：The Impact of Structure Refinement in the Construction of Whole-Cell Catalysts with Artificial Metalloenzymes Assembled in Artificial Sanctuaries

液液相分离（LLPS）与人工金属酶（ArMs）整合可提升生物催化能力，但交联剂臂长和金属辅因子结构的影响尚未明确。本研究以HaloTag-SNAPTag为模型，合成不同臂长的三齿配体交联剂，发现臂长显著影响ArMs多聚化产率和催化活性，尤其在金属离子与交联剂结合形成辅因子的组装路线中，优化臂长可使催化效率提升。该成果为人工圣殿设计提供了关键参数。

　　

将人工金属酶（ArMs）战略性地整合到通过液-液相分离（LLPS）形成的细胞内人工环境中，为扩展全细胞催化剂的生物催化能力提供了一种有前景的方法。然而，调控此类系统中交联剂（LLPS引发剂）和金属辅因子设计的结构参数仍尚未得到充分研究。在本报告中，我们系统地评估了配体-交联剂臂长对大肠杆菌中ArMs组装和催化性能的影响，使用最近报道的HaloTag-SNAPTag（HS）ArM支架作为可用于创建这种人工环境的模型蛋白。合成了一系列三齿配体-交联剂（L0–L5），其连接臂中包含可调的寡乙二醇（OEG）间隔基团，作为触发HS多聚化和LLPS的试剂。研究发现，尽管交联剂的臂长对LLPS的起始过程影响较小，但它会影响蛋白质的多聚化产率和催化活性。对于通过路径i组装的ArMs（其中辅因子是独立引入的，例如人工复分解Ru-HS-ArMs），交联剂对催化活性的影响相对较小；而对于通过路径ii组装的ArMs（其中金属离子与配体-交联剂结合形成辅因子），交联剂的影响较大，优化后的结构可以使催化系统显著更有效。这些发现为未来使用ArMAS-LLPS平台进行设计提供了关键指导原则，强调了为了在各种应用中实现最大化催化性能，需要对结构进行精细优化的重要性。