纳米酶的催化到底谁来主导？

文章来源：北科新材浏览次数：4567时间：2021-03-23 QQ学术交流群：1092348845

除了铁在催化中的作用之外，其它原子结构也可能会介导催化过程。

事实上，在血红素结构上是有两个羧基基团的。据报道，羧基基团有利于结合底物。中国科学院纳米酶工程实验室的高丽增教授的课题组[1]发现铁氧纳米粒子中羧基对催化性能的改善。卟啉的直接修饰也能够提高纳米粒子的活性，这可能归因于纳米粒子表面卟啉和铁的配位作用[2]。同时，氨基酸残基在催化过程中也起着一定的作用。特别的是，HRP中的组氨酸咪唑在铁与水的配位结合中起着重要的作用。受此启发，铁氧纳米颗粒表面组氨酸的修饰对提高过氧化物酶样和过氧化氢酶样活性是至关重要的[3]。与裸露的铁氧纳米粒子相比，单个组氨酸修饰能将催化效率提升至20倍以上。

模拟分析表明：组氨酸和过氧化氢（初始态）形成的氢键不仅削弱了O–H键的强度，而且使O的电负性更强。前一个过程有利于过氧化氢中O-O键的裂解，后一个过程有利于增强过氧化氢在Fe₃O₄纳米酶（终态）上的吸附。因此，His42在HRP的活性中心起着相似的作用。催化活性中铁和末端的残基的影响表明一定的结构对于纳米酶活性位点的形成是必须具备的。

参考文献：

1. Yang CH, Du JJ, Peng Q, Qiao RR, Chen W,Xu C, Shuai ZG, Gao MY (2009) Polyaniline/Fe3O4 nanoparticle composite:synthesis and reaction mechanism. J Phys Chem B 113(15):5052–5058

2. Liu QY, Li H, Zhao QR, Zhu RR, Yang YT,Jia QY, Bian B, Zhuo LH (2014) Glucose-sensitive colorimetric sensor based onperoxidase mimics activity of porphyrin-Fe3O4 nanocomposites. Mat Sci Eng C Mater 41:142–151

3. Fan KL, Wang H, Xi JQ, Liu Q, Meng XQ,Duan DM, Gao LZ, Yan XY (2017) Optimization of Fe3O4 nanozyme activity viasingle amino acid modification mimicking an enzyme active site. Chem Commun 53(2):424–427

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