[发明专利]仿生蛋白酶及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种仿生蛋白酶及其制备方法和应用，该制备方法包括：将锆源、均苯四甲酸于溶剂中进行配位反应，以制得所述仿生蛋白酶。该仿生蛋白酶具有优异的催化活性，并且该制备方法步骤简单、条件温和，进而使得该和仿生蛋白酶能够在蛋白水解中得以应用。

技术领域

本发明涉及蛋白酶，具体地，涉及一种仿生蛋白酶及其制备方法和应用。

背景技术

蛋白酶能催化肽键水解成氨基和羧基，已经被广泛应用于食品加工、生物传感、环境保护和生物医学等领域。蛋白酶的催化条件温和，高效专一，因此在工业上有着广泛而巨大的应用。据统计，在所有工业用酶制剂中，蛋白水解酶所占的比例最大，大约为75％。但是天然酶的固有缺点，如易变性、成本高、制备费力和回收困难等极大地限制了它们的实际应用。

为了克服这些缺点，研究人员一直致力于对人工酶模拟物的探索。迄今为止，利用金属离子作为路易斯酸催化剂水解蛋白是构建人工蛋白酶最常用的方法。但是这种方法有很大局限性，因为许多过渡金属和镧系元素会在中性和碱性条件下形成凝胶。为了避免凝胶的形成，常常添加有机配体以形成金属络合物。

其中，Co(III)配合物[Co(trien)OH(H₂O)]²⁺是研究最多的能够快速水解肽键的金属离子配合物之一。金属取代多金属氧酸盐(Polyoxometalates，POMs)也常被报道具有类蛋白酶活性，它是由过渡金属离子通过氧连接而形成的一类多金属氧簇化合物，对其进行修饰可以使它具有各种化学和物理性质。另外，Zr(IV)取代的POM(Zr-POMs)拥有很好的类蛋白酶活性，这是因为Zr(IV)具有很大配位数，灵活的几何形状，很高的亲氧性和Lewis酸性。

2014年Li等报道了一种具有类蛋白酶活性的铜基金属有机框架材料(Copper-based metal organic frame material，Cu-MOF)，它能催化牛血清白蛋白(bovineserumalbumin，BSA)和酪蛋白中肽键的水解。由于MOF大的表面积和多孔结构，Cu-MOF比天然胰蛋白酶及Cu(II)配合物对蛋白质的亲和力更高。

最近有研究发现Zr-MOF具有类蛋白水解酶活性，由Zr₆[Zr₆(μ₃-O)₄(μ₃-OH)₄]节点和羧酸配体自组装而成的Zr-MOF是目前应用最广的MOF之一，其作为一个多相且可重复利用的人工酶具有在生理条件下选择性水解二肽和蛋白质的功能且它具有优秀的可回收性及优良的稳定性。其具有强Zr(IV)-O键，从而有非常优异的热稳定性和化学稳定性。此外Zr-MOF制备简单，价格低廉因此常被用作一些化学反应的催化剂。但是，Zr-MOF催化活性偏低，不能满足工业生产的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种仿生蛋白酶及其制备方法和应用，该仿生蛋白酶具有优异的催化活性，并且该制备方法步骤简单、条件温和，进而使得该和仿生蛋白酶能够在蛋白水解中得以应用。

为了实现上述目的，本发明提供了一种仿生蛋白酶的制备方法，该制备方法包括：将锆源、均苯四甲酸于溶剂中进行配位反应，以制得所述仿生蛋白酶。

优选地，所述锆源选自ZrOCl₂·8H₂O、ZrCl₄、Zr(NO₃)₂.6H₂O中的至少一种。

优选地，所述锆源、均苯四甲酸的用量摩尔比为1：08-1.2。

优选地，所述配位反应至少满足以下条件：于密闭环境中进行，反应温度为140-160℃，反应时间为20-30h。

优选地，所述锆源、溶剂的用量摩尔比为28mmol：350-400mL。