銅ポリリン酸キナーゼハイブリッドナノフラワーの調製とAMPからのADP再生への応用

Preparation of a Copper Polyphosphate Kinase Hybrid Nanoflower and Its Application in ADP Regeneration from AMP.

• Xinzeng Sun
• Huanqing Niu
• Jiarui Song
• Dahai Jiang
• Jing Leng
• Wei Zhuang
• Yong Chen
• Dong Liu
• Hanjie Ying

抄録

本研究では、銅ポリリン酸キナーゼ2ハイブリッドナノフラワーを調製するための自己組織化アプローチを報告し、このナノフラワーを用いてAMPからの補酵素ADP再生システムを確立した。まず、走査型電子顕微鏡、X線回折、フーリエ変換赤外分光法、X線光電子分光法によりハイブリッドナノフラワーの構造を確認し、ハイブリッドナノフラワーへの酵素の担持に成功していることを示した。さらに、ハイブリッドナノフラワーは遊離酵素と比較して、ADP産生において優れた性能を示し、より広い触媒pHと温度範囲を持ち、保存安定性も向上していた。また、ハイブリッドナノフラワーは、10サイクル使用しても初期活性の71.7％を維持するなど、再利用性にも優れていた。さらに、ADP再生システムと結合したADP依存性グルコキナーゼを利用してグルコースのリン酸化を行ったところ、ハイブリッドナノフラワーはAMPからADPを再生することができました。その結果、ごく少量のAMPでADP再生システムが有効に機能することが確認された。このことから、ハイブリッドナノフラワーは、ADP依存性酵素と結合した産業用触媒プロセスへの応用の可能性を秘めていることがわかった。

In this research article, we reported a self-assembly approach to prepare a copper polyphosphate kinase 2 hybrid nanoflower and established a cofactor ADP regeneration system from AMP using the nanoflower. First, the structure of the hybrid nanoflower was confirmed by scanning electron microscopy, X-ray diffraction, Fourier transform infrared spectroscopy, and X-ray photoelectron spectroscopy, which indicated the successful loading of the enzyme in the hybrid nanoflower. Moreover, compared to the free enzyme, the hybrid nanoflower exhibited a better performance in ADP production and possessed wider catalytic pH and temperature ranges as well as improved storage stability. The hybrid nanoflower also exhibited well reusability, preserving 71.7% of initial activity after being used for ten cycles. In addition, the phosphorylation of glucose was conducted by utilizing ADP-dependent glucokinase coupled with the ADP regeneration system, in which the hybrid nanoflower was used for regenerating ADP from AMP. It was observed that the ADP regeneration system operated effectively at a very small amount of AMP. Thus, the hybrid nanoflower had great application potential in industrial catalytic processes that were coupled with ADP-dependent enzymes.

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