利用多酶級聯催化技術能夠合成諸如抗生素、抗癌藥物、心血管疾病治療藥物、肝病治療藥物和精神疾病治療藥物、萜類化合物及各類活性成分等多種藥物相關産品，将會給未來醫藥類産品的生物制造帶來廣闊的應用前景。其中，無細胞多酶催化體系的構建是制約整個過程的關鍵。近日，我院張東浩教授課題組構建了一種新型Y-DNA支架共固定雙酶體系，發現其不僅具有簡單高效的可調控性，而且具有優異的級聯催化性能。

無細胞多酶催化體系是指在體外将幾種不同功能的酶級聯組裝成一個結構和功能整體，通過級聯酶之間的緊密接觸，形成“底物通道”，催化一系列連續的生化反應，将簡單底物轉化為複雜産物的生物催化反應體系。在多酶級聯催化反應中，酶間距被認為可能是影響級聯活性的關鍵因素之一。該研究為了探究酶間距對多酶級聯活性的影響，利用兩條部分互補雜交的DNA單鍊，組裝構建了簡單高效的“Y”型DNA支架并将其接枝到磁性微球表面，利用其為載體在“Y”型支架末端共偶聯葡萄糖氧化酶（GOD）與辣根過氧化物酶（HRP）制備得到磁性DNA支架共固定化多酶，實現了GOD與HRP在載體上的精确定位，通過調節DNA鍊的長度可精确控制雙酶間距。結果表明，酶間距對GOD與HRP級聯酶活影響顯著，酶間距為13.6nm時酶活最高，為967U/mg，是遊離酶GOD和HRP級聯活性的3.5倍。酶間距過大或過小都會降低GOD與HRP的級聯酶活。此外，與遊離GOD和HRP相比，磁性DNA支架共固定多酶體系具有更優異的酶學性能。該多酶組裝體系具有結構簡單、制備便利、易于磁分離等特點，能夠使多酶間産生底物通道效應，提高多酶間的級聯活性。該研究為多酶催化技術在生物催化制藥領域的應用提供了理論基礎。

該研究結果以“Co-immobilization of GOD & HRP on Y-shaped DNA Scaffold and the Regulation of Inter-enzyme Distance”為題發表在Small雜志上（2023 March 17, DOI: 10.1002/smll.202301413）。我院研究生褚冠博為第一作者，張東浩教授為論文唯一通訊作者。