近日，华南理工大学生物科学与工程学院韩双艳课题组在《International Journal of Biological Macromolecules》期刊上发表了题为“Designable immobilization of D-allulose 3-epimerase on bimetallic organic frameworks based on metal ion compatibility for enhanced D-allulose production”的研究论文。该工作以华南理工大学生物科学与工程学院为第一单位，韩双艳教授为通讯作者，硕士研究生唐华阳为第一作者，文章链接：https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.133027。

 D-阿洛酮糖是一种具有代表性的稀有糖，具有热量低、甜度低的特点，作为代糖可满足大众对健康、低糖的要求。D-阿洛酮糖可通过D-阿洛酮糖 3-差向异构酶（DAE）或其他相关差向异构酶催化D-果糖合成。然而，DAE的可重复使用性和稳定性较差等因素限制了其在工业中的应用。金属有机框架（MOF）作为近年来发展迅速的晶态多孔材料，凭借晶体结构可定制、比表面积较大，框架组成多功能以及稳定性较高等特点，成为DAE酶固定化可选方案之一。

 在本研究中，我们开发了一种基于金属离子兼容性的MOF固定化酶定制策略，设计和实现了双金属ZnCo-MOF固定DAE酶，并尝试用于D-阿洛酮糖生产（图1）。

 图1 ZnCo-MOF 固定化酶设计及催化示意图

 首先，我们通过在室温下水相合成固定化酶——DAE@MOFs，利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD），扫描电子显微镜（SEM）和X射线光电子能谱（XPS）等对其进行表征，接着对固定化后DAE@MOFs的可重复使用性、储存稳定性和保护稳定性进行评价（图2）。DAE@ZnCo-MOF表现出良好的可回收性，在连续8批次循环使用后仍能保持95%的相对活力。与游离酶相比，储存稳定性同样显著提高。此外，我们也使用分子对接模拟对DAE与MOF前体（配体：2-MeIM、金属离子：Zn2+、Co2+）之间的相互作用进行了解析和阐明。这项研究工作为MOF固定化酶的定制化设计和多样化应用提供了新的理解，拓宽了它们在各种工业生物催化领域中的应用前景。

 图2 DAE@aZIF和DAE@ZnCo-MOF的稳定性；(a)DAE@aZIF与(b) DAE@ZnCo-MOF可重复使用性；(c)DAE@aZIF与DAE@ZnCo-MOF 的储存稳定性；(d)aZIF与ZnCo-MOF在蛋白酶K处理后的DAE活性

 本研究获得广东省重点领域研发计划项目（2022B0202120001）和中央高校基本科研业务费（2022ZYGXZR108）的资助。