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鉴于酶(生物催化剂)在有价值的化学品的制造中更具可持续性和选择性，无细胞生物催化越来越多地用作传统化学催化剂的替代品。化学生物制造受益于分子和合成生物学的巨大进步，这些进步刺激了新的酶级联反应(其中每个新形成的产物随后转化为下一个产物的反应序列)的产生。
为了增加这些酶级联的产量，生物技术成功地设计了基于生物分子的支架，其中多酶系统在几纳米内空间排列，从而实现有效的生物合成途径。然而，以纳米精度组织酶对支架设计提出了挑战。
CICbiomaGUNE生物材料合作研究中心在蛋白质工程和异质生物催化方面具有专业知识的研究人员开发了一种纳米组织的多酶系统，该系统使用被称为TRAP蛋白的工程蛋白作为生物催化的支架，从而实现空间分布和生物催化的精确控制。理化性质。
这项研究最近发表在《自然通讯》杂志上，“是蛋白质支架的第一个例子，旨在在纳米尺度上组织多种酶并捕获反应中间体，以增加它们在支架酶周围的浓度。这已经通过DNA支架得到了证明，但绝不是基于蛋白质的，”该中心的科学主任、伊克巴斯克研究教授AitziberL.Cortajarena说。
该研究的合著者、伊克巴斯克研究教授费尔南多·洛佩斯·加莱戈(FernandoLópezGallego)证实：“我们发现这些组装的多酶系统的比生产率比未组装的系统高出五倍。”此外，研究人员还将这种生物分子支架固定在其他固体表面上，从而在连续的反应循环中创造出可重复使用的异质多功能生物催化剂。
研究结果证明了TRAP支架作为空间组织工具开发的潜力，可提高无细胞生物合成途径的效率。他们说：“所选的蛋白质支架具有独特的特性，并提供其他传统蛋白质支架无法实现的纳米级空间控制。”这种方法使得制造具有前所未有的参数控制的系统成为可能，这些参数对于实现良好的催化性能非常重要。因此，这是向更可持续的社会经济模式过渡的有趣的一步。
CICbiomaGUNE研究教授表示，“与其他现有方法相比，开发的方法相对简单且模块化。我们预计这项技术将在推进更稳定、更高效的多酶系统的制造方面大有帮助。”
这项合作工作表明，蛋白质工程和生物催化的结合不仅在提高内在催化活性和酶稳定性方面具有巨大潜力，而且在最大限度地提高空间组织多酶系统的性能方面也具有巨大潜力。此外，这项工作中展示的生物催化应用可以扩展到应用科学的其他领域，例如能源设备的集成或用于各种工业过程的生物催化材料的形成。
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