近期，我校生物工程学院周哲敏教授团队在蛋白质骨架设计的研究方面取得重要进展，研究成果“A Versatile Protein Scaffold Engineered for the Hierarchical Assembly of Robust and Highly Active Enzymes”正式发表于Advanced Science（IF=14.3）。
天然存在的酶由于其灵活的三维结构而展现出多样的催化能力，然而其固有的不稳定性阻碍了其工业应用。为了微调催化功能并增强酶的稳定性，人们已经设计了多种策略，包括：i）通过直接进化或合理设计改变酶结构；ii）通过基于蛋白质支架的自组装或合成化学等方法创建酶聚集体等。然而，通过直接进化或合理设计进行蛋白质工程需要大量的工作或对催化机制的深刻理解。此外，由于众所周知的稳定性与活性之间的权衡，特别是当突变位点靠近活性位点时，实现酶活性与稳定性之间的平衡是一项极其艰巨的任务。
针对这一问题，研究者展示了一种由詹氏甲烷球菌通过二硫键工程化构建的稳健自组装支架，该支架能够在体外无需额外化学修饰或生物偶联的情况下，高效地将大体积酶组装成高阶螺旋结构。当直接与单体Endo-1,4-β-木聚糖酶A融合时，客酶的催化效率提高了2.5倍，同时热稳定性也得到了增强。此外，将该支架与多聚体金属酶腈水合酶整合，克服了此类工业酶常见的稳定性-活性权衡问题，使其活性提高了3倍，热稳定性提高了28倍。结构分析表明，人工构建的螺旋扭曲结构创造了新的界面相互作用，并为客酶的活性位点提供了集中分布。进一步将荧光蛋白对与支架融合，显示出12倍更高的FRET效率，表明其在双酶级联应用中的潜力。
2023级博士生孟翌伟为论文第一作者，程中一副研究员为论文通讯作者。这项工作得到了以下项目的资金支持：中国国家重点研发计划（2023YFC3402400）、国家自然科学基金（32101014、32271301、32301049）、中国创新挑战赛（宁波）重大项目（2023T020）、111计划（编号：111-2-06）。
近年来，周哲敏教授在酶学与酶工程领域取得了丰硕的成果。相关研究发表于Advanced Science(2025,2024), Food Chemistry (2024,2023), Chemical Science(2024,2023), International Journal of Biological Marcomolecule (2024)等本领域权威期刊。
