DNA折纸，Nature Nanotechnology！

主要观点总结

本文介绍了德国杜伊斯堡-埃森大学的研究人员利用DNA的可编程性设计一个具有多催化功能的模块化和分区化结构的工作。该人工嵌合体结合了蛋白质分离和解折叠过程与下游的蛋白水解反应，从而创建了一种自区室化和解折叠酶辅助的蛋白质降解机器。通过精确控制化学计量、空间排列和解折叠机的单向取向，该设计提供了一种底物特异性的网关机制，用于调节底物进入、解折叠和加工到下游蛋白水解模块。研究数据显示，虽然空间限制提高了每个催化步骤的速率，但模块的物理连接进一步提高了级联的整体性能。该模块化方法可以作为设计人工纳米工厂的蓝图，具有重塑的催化性能和功能。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

受天然模块化酶的启发，人造生物室已被用于重建和操纵代谢途径。基于核酸的方法，特别是DNA折纸方法，为制造可编程形状和已知空间坐标的三维结构提供了可能。

关键观点2: 研究目的

利用DNA的可编程性设计一个具有多催化功能的模块化和分区化结构，模拟天然模块化酶的功能，并控制多个反应的顺序。

关键观点3: 研究方法

研究人员设计了一个DNA折纸结构作为模块化隔室，通过结合p97蛋白解折叠模块和α-胰蛋白酶蛋白水解模块，实现了对底物的解折叠和降解。

关键观点4: 研究结果

空间限制提高了单个反应的速率，模块的物理连接有效地结合了两种反应，并减少了脱靶蛋白水解。该模块化方法展示了在选定底物上工程生物催化途径的潜在用途。

关键观点5: 研究应用与未来展望

该研究为设计人工纳米工厂提供了蓝图，这些工厂具有重塑的催化性能和功能，超出了自然系统的观察。未来，研究人员计划增加半渗透屏障和刺激响应功能，以更精细地控制反应流程和分子的进出。

文章预览

化学反应在特定隔室中的物理分离是细胞代谢的标志。模块化酶，如蛋白酶体，通过在按顺序组织的特殊催化结构域中处理底物来执行复杂的任务。受这些自然机器的启发，人造生物室已被实现在细胞和无细胞环境中重建和操纵代谢途径。虽然大多数系统依赖于基于蛋白质和脂质的构建块的周期性自组装，但基于核酸的方法，特别是DNA折纸方法，能够为每个核碱基制造可编程形状和已知空间坐标的三维（3D）结构。这允许以亚纳米精度对折纸表面进行功能化。此外，还开发了模块化装配程序，以指导将多个结构有序地组合成微米级的大型装配。总之，这些特征已被用于研究空间限制和分子间距离对单个酶或酶对活性的影响。为了模拟天然模块化酶的复杂性，一个重要的挑战是控制多个反应的顺序。 成果简介 鉴于此， 德国杜伊斯堡-埃森大学B. Saccà ………………………………