AWSG爱保信（Biotech）-合成生物支架系统将改变游戏规则( 三 ) ：AWSG爱保信（Biotech）-合成

】基于RNA的支架相比于蛋白型支架允许在纳米精度上形成更加复杂多维的结构，但同时RNA支架的应用因RNA结构不稳定而受到限制，所以开发更加稳定的支架是十分必要的。 DNA凭借其优势成为一种优于RNA的支架材料：一是DNA支架结构的稳定性在很大程度上与序列长度无关，因此可以生成更多序列长度的支架而不会降低其稳定性；二是自然界中存在大量不同的DNA结合蛋白，可以加以借鉴改造以生成人工支架。

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1.2.2DNA型支架
Wilner等将经过DNA寡核苷酸化学修饰的葡萄糖氧化酶（GOx）和辣根过氧化物酶（HRP）定位在通过滚环扩增（rollingcircleamplification ， RCA）获得的DNA单链上，并使用DNA聚合酶重复扩增了GOx和HRP结合序列。扩增后的DNA链可使酶在较低浓度下进行多酶级联反应，在同样浓度下，未组装的酶不具有完整的级联活性。这证明了使用DNA支架将酶有序组装可实现激活催化反应的功能。然而，单链DNA支架缺乏刚性并且可
能导致支架的意外折叠。
2生物支架系统的作用机制
关于生物支架的作用机制目前有两种观点。一种观点认为多酶组装系统通过分子支架形成了“底物通道” ，底物通道化是指在生物代谢过程中底物从一个酶直接转移到另一个酶的过程。在稳定的多酶组装体中，反应中间体被完全封闭在该蛋白质的内部通道或腔室，只能在活性位点之间定向转移。
自然界中的色氨酸合酶被认为是底物通道的一个典型例子，色氨酸合酶复合物的α亚基和β亚基相结合，在两个亚基的活性位点之间形成封闭的疏水通道，这种结构有助于反应中间体吲哚从α亚基快速转移到β亚基，并催化吲哚转化为
色氨酸，产率接近100% 。底物通道化通过防止中间体在整个细胞中扩散以避免它们被竞争途径代谢，从而提高产品产量，对于底物通道能否提高反应速率， Sweetlove等在综述中指出，底物通道只有在扩散成为反应速率的限制因素时它才能提高稳态下的反应速率，但在大多数情况下，扩散并不是反应速率的限制因素，而之所以许多研究中都报道了支架酶使反应速率提高数倍，这归因于这些研究缩短了“滞后时间” 。
3结语
多酶的协同催化是代谢工程中难以绕开的课题，虽然可以通过简单的酶融合实现两种酶或三种酶的协同催化，但当涉及复杂路径时，多酶融合可能会形成难以预测的空间结构，融合策略就十分受限制，尤其是对于一些复杂天然产物的从头合成，可能会涉及十几个酶，此时生物支架系统将会发挥重要作用。目前已发现一种微室型蛋白支架能够封装300多个酶，这为封装一整条代谢路径提供了可能性，基于此可以在细胞内构建一个独立的“细胞器”作为高效生产特定产物的人工细胞器工厂，但目前这种策略仍面临一些问题，比如如何筛选具有合适选择透过性的衣壳蛋白。
除了在代谢工程领域的应用，生物支架系统对于复杂聚合物的降解也提供了一种理论上可行的方法PET 。塑料的酶研究人员已经发现天然菌株中存在一种降解，但因其自身催化效率极低且涉及多酶协同催化，一直未能得到有效地利用，构建胞外的类纤维素体人工蛋白支架或许可以帮助解决困扰人们的“白色污染”问题。
此外，蛋白支架在体内信号传导、分子试剂、纳米材料等领域也有广泛应用。在未来，将蛋白支架技术与纳米技术相结合，在体内构建出能够智能组装且稳定存在的分子机器，将会给合成生物学领域带来全新的突破。
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