铜与溶菌酶偶联的活性氧去除能力优异

研究人员通过将溶菌酶与铜结合以增强活性氧去除来开发一种新的杂交蛋白质复合物。

低分子量Cu(II)复合物是具有优异活性氧(ROS)去除能力的功能性超氧化物歧化酶(SOD)模型。然而，对Cu(II)释放后其毒性的担忧限制了它们用于去除ROS。

现在，来自的研究人员设计了一种新型溶菌酶偶联的Cu(II)杂交蛋白复合物，该复合物表现出增强的SOD活性和出色的稳定性。这种独特的混合生物相容性金属-蛋白质SOD复合物可能是治疗药物应用中可行的低毒性替代品。

去除活性氧

在需氧生物中，活性氧(ROS)，如氢氧化物(OH)、单线态氧(1O2)、过氧化氢(H2O2)和超氧化物(O2–)离子在有氧呼吸过程中产生，对体内生物分子造成严重的氧化损伤。

因此，去除活性氧，特别是O2–，是最重要的，因为它与H+反应产生其他有毒活性氧，如H2O2和哦。

这是通过称为超氧化物歧化酶(SOD)的金属酶实现的。这些酶在其活性中心具有金属离子(如Ni，Fe，Mn，Cu和Zn)，催化O的分解2–到 H2O2和 O2.

在这方面，低分子量Cu(II)配合物作为具有高SOD活性的功能性SOD模型变得越来越重要。然而，它们受到Cu(II)(铜)释放后对生物分子有毒的趋势的限制。

在最近的一项研究中，由东京理科大学(TUS)化学系的助理教授Daisuke Nakane和Takashiro Akitsu教授领导的一组研究人员开发了一种新型金属 - 蛋白质杂交复合物，具有增强的活性氧活性。

他们将水解酶溶菌酶与SOD活性Cu(II)复合物偶联形成杂交溶菌酶CuST@lysozyme，表现出良好的SOD活性，但生物毒性低。

“我们研究了由溶菌酶和功能性SOD模拟Cu(II)复合物组成的杂交蛋白的形成。我们选择溶菌酶是因为它的稳定性和结晶度。我们推测，由此产生的SOD模拟杂交蛋白将提高功能性SOD模型Cu(II)复合物的生物相容性和稳定性，“Nakane博士解释说，这是他们研究背后的基本原理。

该研究于27年2023月<>日发表在《科学报告》上。

通过详细的晶体学和光谱分析，由TUS的Kenichi Kitanishi助理教授，南方联邦大学的Arshak Tsaturyan博士和茨城大学的Masaki Unno教授组成的研究小组证实了杂交蛋白CuST@lysozyme的形成，并阐明了其结构。

他们报告说，溶菌酶的His15咪唑基团在赤道位置与CuST的Cu(II)中心结合，而CuST单元通过几个弱配位和氢键轴向固定。

此外，他们还建议 O2–可以协调到Cu(II)中心。通过测定，研究人员建立了生物相容性CuST@lysozyme杂交蛋白复合物的高SOD活性和稳定性。

基于他们的光谱和量子计算，该团队提出了O的五步机制。2–复合体的不成比例。

这些步骤是(1)Cu(II)静息状态，(2)O2–-结合Cu(II)态，(3)羧酸配体质子化后的Cu(I)静息态，(4)O2–-相互作用的Cu(I)状态和(5)H2O2-相互作用的Cu(II)状态。

他们进一步表明，通过使用晚期过渡金属复合物结合溶菌酶来抑制配体解离，通过使用具有氢键部分的配体来增加复合物与溶菌酶之间的相互作用，以及引入酸性官能团来对抗溶菌酶的基本侧链，可以提高复合物的稳定性。

该研究引入了一类新的SOD活性杂交蛋白复合物，这些复合物具有生物相容性，并且在模拟复合物分解后与体液没有副反应。

“我们已经战略性地提高了金属溶菌酶复合材料的稳定性，特别是在血浆和细胞质等生物体液中的稳定性。这应该为更深入地讨论他们的治疗应用铺平道路，“Akitsu教授总结道。

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