Angew. Chem.:基于超分子策略构建活细胞:实现自适应且可循环利用的级联合成

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自然界中的生物转化展现出优异的动态性、自发性和适应性,使其能够完成复杂的化学合成和代谢过程。在这些过程中,通常涉及细胞、酶和生物大分子之间的超分子识别,展现出远超工业合成中单一细胞或天然酶的催化性能。

源于自然的启发,最近来自丹麦南丹麦大学(University of Southern Denmark)的吴昌柱教授 (Changzhu Wu)课题组利用超分子策略,对活细胞进行修饰,使天然的活细胞具备了全新的超分子特性,从而实现可回收、高效的级联反应



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将超分子工程应用于活细胞的示意图

为了实现上述设计,其开发了一种两步式“模块化”方法对活细胞进行工程化。首先,通过超分子电荷相互作用,将含金刚烷的客体聚合物,包覆在大肠杆菌细胞表面,得到具有超分子人工孢子的活细菌,简称为“超级细菌” (SupraBAC)。随后引入β-环糊精功能化的各种活性酶,通过“超级细菌”与功能酶之间的主客体相互作用,构建出新型的细胞-酶复合体。

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其观察到,这种超分子包覆不仅能够保护天然的活性细胞免受紫外辐射、热、以及有机溶剂等多种外界恶劣条件的影响,还促进了胞外酶在细菌表面的特定吸附和回收。通过结合胞内酶和胞外酶,能够实现高效的多酶级联合成。在单一体系中,实现可回收的两步或三步多酶级联反应,产生各种有价值的手性化合物。更重要的是,该多酶系统可以重复使用五次以上,且保持活性无显著下降。该工作开发出了一种多功能、适应性强的超分子包覆技术,用于可回收的多酶级联反应,为工业生物技术中的复杂合成提供了一种可持续且高效的解决方案。

文信息

A Supramolecular Approach to Engineering Living Cells with Enzymes for Adaptive and Recyclable Cascade Synthesis

Shan Wang, René Hübner, Henrik Karring, Vasco F. Batista, Changzhu Wu


Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202416556




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