李瑞宾课题组研究发现二维SnSe纳米材料可以模拟多种脱氢酶的活性
本中心李瑞宾课题组研究发现二维SnSe纳米材料可以模拟多种脱氢酶的活性，这是首次报道以生命体内的有机物为底物的纳米脱氢酶，相关成果以“Two-dimension tin selenide (SnSe) nanosheets capable of mimicking key dehydrogenases in cellular metabolism”为题于12月11日在线发表于AngewandteChemie International Edition杂志上（https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/anie.201913035）。
纳米酶是近年来发现的可以模拟体内部分酶催化反应过程的一类高活性纳米催化剂，然而目前已经被报道的纳米酶（如氧化铁、氧化铈等）多为辣根过氧化物酶、过氧化氢酶等，其本质仍然是以活性氧为介导的氧化反应，缺少参与生命有机体中重要代谢途径的纳米酶的研究。以乳酸、丙酮酸为代表的生命体小分子有机物的脱氢反应，是细胞能量代谢的关键步骤，与细胞内糖类、脂类、氨基酸的代谢密切相关，具有非常重要的生物学意义。
本研究首次发现了一种全新的具有脱氢酶活性的纳米酶——二维硒化锡纳米片（SnSe），可以模拟体内重要的脱氢反应过程，催化乳酸脱氢生成丙酮酸、乙醇脱氢生成乙醛等。与天然的蛋白酶相比，SnSe纳米酶具有活性高、可重复多次使用、对极端环境的耐受性强等诸多优势。并且，细胞内的脱氢酶反应需要NAD+等辅酶的参与，而SnSe纳米酶的催化过程不受限于辅酶的种类，可以实现无NAD+的催化过程，极大的降低了反应的成本，拓展了该反应工业化应用领域。此外，本研究还借助了LC-MS，球差电镜，分子反应动力学模拟等多种手段，证明SnSe的催化活性与材料的单原子层结构和Sn空穴的活性位点密切相关（图1）。
图1 SnSe二维纳米酶的脱氢反应产物鉴定与反应机制
该成果的报道不但拓宽了纳米酶在细胞生物学等方面的应用领域，降低了脱氢酶工业化的生产成本，也为未来实现无细胞模拟体内重要的代谢循环途径提供了可能性。本工作与江西师范大学高兴发课题组、大连化物所吴仁安课题组合作完成，苏州大学欧洲杯官网助理研究员高梦博士为第一作者，李瑞宾教授为通讯作者。苏州大学为该论文第一单位。该工作得到国家自然科学基金（基金号：31700090; 21976126），科技部政府间国际科技创新合作（2018YFE0120400）等项目的资助。
