利用多酶级联催化技术能够合成诸如抗生素、抗癌药物、心血管疾病治疗药物、肝病治疗药物和精神疾病治疗药物、萜类化合物及各类活性成分等多种药物相关产品，将会给未来医药类产品的生物制造带来广阔的应用前景。其中，无细胞多酶催化体系的构建是制约整个过程的关键。近日，我院张东浩教授课题组构建了一种新型Y-DNA支架共固定双酶体系，发现其不仅具有简单高效的可调控性，而且具有优异的级联催化性能。

无细胞多酶催化体系是指在体外将几种不同功能的酶级联组装成一个结构和功能整体，通过级联酶之间的紧密接触，形成“底物通道”，催化一系列连续的生化反应，将简单底物转化为复杂产物的生物催化反应体系。在多酶级联催化反应中，酶间距被认为可能是影响级联活性的关键因素之一。该研究为了探究酶间距对多酶级联活性的影响，利用两条部分互补杂交的DNA单链，组装构建了简单高效的“Y”型DNA支架并将其接枝到磁性微球表面，利用其为载体在“Y”型支架末端共偶联葡萄糖氧化酶（GOD）与辣根过氧化物酶（HRP）制备得到磁性DNA支架共固定化多酶，实现了GOD与HRP在载体上的精确定位，通过调节DNA链的长度可精确控制双酶间距。结果表明，酶间距对GOD与HRP级联酶活影响显著，酶间距为13.6nm时酶活最高，为967U/mg，是游离酶GOD和HRP级联活性的3.5倍。酶间距过大或过小都会降低GOD与HRP的级联酶活。此外，与游离GOD和HRP相比，磁性DNA支架共固定多酶体系具有更优异的酶学性能。该多酶组装体系具有结构简单、制备便利、易于磁分离等特点，能够使多酶间产生底物通道效应，提高多酶间的级联活性。该研究为多酶催化技术在生物催化制药领域的应用提供了理论基础。

该研究结果以“Co-immobilization of GOD & HRP on Y-shaped DNA Scaffold and the Regulation of Inter-enzyme Distance”为题发表在Small杂志上（2023 March 17, DOI: 10.1002/smll.202301413）。我院研究生褚冠博为第一作者，张东浩教授为论文唯一通讯作者。