张袁健教授课题组在纳米酶分子活性中心调控研究中取得新进展

　　本报讯 近日，化学化工学院、江苏省富碳材料器件工程实验室张袁健教授课题组在纳米酶分子活性中心调控方面取得重要进展，其研究成果以“Fe-N-C Nanozyme with Both Accelerated and Inhibited Biocatalytic Activities Capable of Accessing Drug-Drug Interaction”为题在化学领域顶级期刊Angew. Chem. Int. Ed.（《德国应用化学》）在线发表。
　　数万年的自然演化赋予了天然酶高活性、高低物选择性的精巧结构，然而其分离/纯化成本高昂，极端条件下易失活。为此，纳米酶作为一类既有纳米材料理化特性，又蕴含酶学催化功能的新一代人工模拟酶应运而生。自2007年纳米氧化铁被首次发现具有类酶活性以来，越来越多的纳米酶被应用于生物传感、肿瘤治疗等重要领域。如同汽车的刹车和油门，如何模拟天然酶的抑制效应，发展纳米酶更高级的生物功能，与传统研究中提高纳米酶活性一样，意义重大。然而，由于常见纳米酶缺乏天然酶类似的分子活性中心，使得该项研究充满挑战。
　　针对这一问题，该课题组提出通过赋予纳米酶Fe-Nx活性分子中心的策略模拟天然酶更高级的生物功能，发现低温碳化的Fe-N-C呈现出极具竞争力的类P450酶催化反应活性，其Fe-Nx活性位点的含量和构型共同主导了类P450酶催化过程，并且与其常见的电化学催化过程中具有不同的电子传递途径。鉴于P450酶参与了人体约50%的内源性及外源性药物代谢，并且多种药物同时服用可能会影响P450酶代谢，引起不良药物反应，甚至致亡，该研究进一步利用Fe-N-C模拟了P450酶对二氢吡啶降压药（1,4-DHP）的代谢。在常见抗菌药、抗生素或西柚汁的共同作用下，Fe-N-C表现出与P450酶类似的抑制行为，机理研究表明Fe-Nx活性中心对氧分子的活化及其与这些药物/食品不同的作用方式起到了关键作用。
　　该研究为探索纳米酶更高级的生物功能提供了一个新思路，同时也揭示了Fe-N-C在一定程度上可替代昂贵的P450酶在药物代谢体外初筛、用药剂量指导等药物-药物相互作用研究中具有广阔的应用前景。
　　本文的第一作者是东南大学硕士生许嫄，张袁健教授为论文唯一通讯作者。该工作得到国家自然科学基金委、江苏省双创团队、江苏省科技厅等项目资助。（张袁健）