Hierarchically encapsulating enzymes with multi-shelled metal-organic frameworks for tandem biocatalytic reactions.

生物催化 化学 催化作用 组合化学 固定化酶 蛋白质工程 流动化学 酶催化 活动站点 基质(水族馆) 串联 金属有机骨架 定向进化
作者
Tiantian Man,Caixia Xu,Xiaomin Liu,Dan Li,Chia-Kuang Tsung,Hao Pei,Ying Wan,Li Li
出处
期刊:Nature Communications [Springer Nature]
卷期号:13 (1): 305-305 被引量:1
标识
DOI:10.1038/s41467-022-27983-9
摘要

Biocatalytic transformations in living organisms, such as multi-enzyme catalytic cascades, proceed in different cellular membrane-compartmentalized organelles with high efficiency. Nevertheless, it remains challenging to mimicking biocatalytic cascade processes in natural systems. Herein, we demonstrate that multi-shelled metal-organic frameworks (MOFs) can be used as a hierarchical scaffold to spatially organize enzymes on nanoscale to enhance cascade catalytic efficiency. Encapsulating multi-enzymes with multi-shelled MOFs by epitaxial shell-by-shell overgrowth leads to 5.8~13.5-fold enhancements in catalytic efficiencies compared with free enzymes in solution. Importantly, multi-shelled MOFs can act as a multi-spatial-compartmental nanoreactor that allows physically compartmentalize multiple enzymes in a single MOF nanoparticle for operating incompatible tandem biocatalytic reaction in one pot. Additionally, we use nanoscale Fourier transform infrared (nano-FTIR) spectroscopy to resolve nanoscale heterogeneity of vibrational activity associated to enzymes encapsulated in multi-shelled MOFs. Furthermore, multi-shelled MOFs enable facile control of multi-enzyme positions according to specific tandem reaction routes, in which close positioning of enzyme-1-loaded and enzyme-2-loaded shells along the inner-to-outer shells could effectively facilitate mass transportation to promote efficient tandem biocatalytic reaction. This work is anticipated to shed new light on designing efficient multi-enzyme catalytic cascades to encourage applications in many chemical and pharmaceutical industrial processes.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
落寞的冰姬完成签到,获得积分20
刚刚
JacobL发布了新的文献求助30
刚刚
清璃完成签到 ,获得积分10
1秒前
wcuzhl完成签到,获得积分10
1秒前
大王869完成签到 ,获得积分10
2秒前
大模型应助cai采纳,获得10
2秒前
4秒前
橙橙橙完成签到,获得积分10
5秒前
星海殇完成签到 ,获得积分0
5秒前
竞燃查无此人完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
想把太阳揣兜里完成签到,获得积分10
7秒前
12334完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
单纯完成签到,获得积分10
8秒前
9秒前
独特纸飞机完成签到 ,获得积分10
9秒前
隐形曼青应助yiyi采纳,获得10
10秒前
10秒前
虚拟的梦安完成签到,获得积分10
11秒前
joey完成签到,获得积分10
11秒前
02完成签到,获得积分10
11秒前
花痴的慕蕊完成签到,获得积分10
12秒前
lzzzz完成签到,获得积分10
13秒前
czj完成签到,获得积分10
13秒前
曲琦饼完成签到,获得积分10
13秒前
qingfeng完成签到,获得积分10
13秒前
优秀的白筠完成签到,获得积分10
13秒前
14秒前
黑猫小苍完成签到,获得积分10
14秒前
Annie完成签到 ,获得积分10
14秒前
欣喜书桃完成签到,获得积分10
14秒前
以恒之心发布了新的文献求助10
15秒前
16秒前
羊皮大哈发布了新的文献求助10
17秒前
叹千泠完成签到,获得积分10
18秒前
18秒前
倒数第二完成签到,获得积分10
19秒前
卷大喵完成签到,获得积分10
19秒前
青青草完成签到,获得积分10
19秒前
高分求助中
Lire en communiste 1000
Ore genesis in the Zambian Copperbelt with particular reference to the northern sector of the Chambishi basin 800
Becoming: An Introduction to Jung's Concept of Individuation 600
Communist propaganda: a fact book, 1957-1958 500
Briefe aus Shanghai 1946‒1952 (Dokumente eines Kulturschocks) 500
A new species of Coccus (Homoptera: Coccoidea) from Malawi 500
A new species of Velataspis (Hemiptera Coccoidea Diaspididae) from tea in Assam 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3167325
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2818822
关于积分的说明 7922729
捐赠科研通 2478613
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1320412
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 632776
版权声明 602443