藥學(xué)院霍帥東教授團隊以Hot Paper形式合作發(fā)表超聲機械力調(diào)控生物酶催化活性的研究進展
近日，廈大藥學(xué)院霍帥東教授與德國萊布尼茲材料研究所Andreas Herrmann教授團隊合作，在利用超聲機械力調(diào)控生物酶催化活性領(lǐng)域又取得了新進展。相關(guān)研究成果以“Activation of the Catalytic Activity of Thrombin for Fibrin Formation by Ultrasound”為題發(fā)表在Angewandte Chemie（《德國應(yīng)用化學(xué)》），該文同時被遴選為Hot Paper。研究是基于此前提出的超聲機械力活化藥物的新概念（Nature Chemistry 2021，13，131–139）以及機械力調(diào)控蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的初步研究（Angew. Chem. Int. Ed. 2021，60，1493–1497），在該領(lǐng)域做出的進一步深入探索。
蛋白質(zhì)是生物體的物質(zhì)基礎(chǔ)，其中的酶幾乎參與所有生物反應(yīng)，酶催化過程的失調(diào)與許多疾病的發(fā)生密切相關(guān)。因此，實現(xiàn)對酶活性的精確調(diào)控不僅有利于理解復(fù)雜的生物反應(yīng)過程，更有助于進一步開發(fā)新的治療策略。在這項工作中，研究人員首先利用合成的多聚適配體與凝血酶特異性結(jié)合，抑制其催化活性。隨后分別使用實驗超聲（20 kHz）和醫(yī)用聚焦超聲（5 MHz）對多聚適體-凝血酶之間的相互作用進行了選擇性破壞，從而恢復(fù)了凝血酶活性，催化了纖維蛋白原向纖維蛋白的轉(zhuǎn)化。進一步地，研究人員將其擴展到納米顆粒-適配體系統(tǒng)。凝血酶的存在將特異性誘導(dǎo)兩種金納米顆粒的聚集組裝（表面分別修飾凝血酶裂分適配體），同時使酶失活。超聲機械力的施加可以特異性分散顆粒聚集體，同時激活凝血酶的催化活性，重要的是，該體系的超聲響應(yīng)過程完全可逆，可以實現(xiàn)對凝血酶催化活性“抑制-激活”的多次循環(huán)。
藥學(xué)院趙鵬坤博士為該研究論文的第一作者，霍帥東教授與Andreas Herrmann教授為共同通訊作者。該項研究通過超聲機械力選擇性調(diào)控了適配體與生物酶的相互作用，同時驗證了醫(yī)用聚焦超聲對該系統(tǒng)的適用性，為實現(xiàn)對體內(nèi)蛋白質(zhì)功能的遠程調(diào)控提供了新策略。
超聲機械力選擇性調(diào)控凝血酶催化活性的示意圖
文章鏈接：
（英語版）https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202105404
（德語版）https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ange.202105404
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