近日，本课题组在纳米框架模拟脱氢酶活性方面取得了新的成果。相关研究“Dimension-driven cobalt porphyrin nanoframework mimics dehydrogenase activity for inhibition of cancer proliferation”在surfaces and interfaces杂志上发表，暨南大学硕士研究生秦小雨和叶坤为本论文共同第一作者，马丽教授为通讯作者。
氧化还原稳态对生命至关重要。氧化还原酶是维持氧化还原稳态的关键生物大分子，其中脱氢酶是一类重要的氧化还原酶，可逆催化多种底物的氧化。在肿瘤细胞中，氧化性和还原性物质都处于平衡状态，而脱氢酶可以消耗H2O2等氧化性物质，也可以将醇类、烯烃类等还原性物质氧化成机体不能利用的物质，从而扰乱细胞内氧化还原平衡和杀伤肿瘤细胞。脱氢酶基本上是以金属离子为活性中心的金属酶，其中以供体中醇基、醛基、酮基和亚烷基的脱氢作用最为常见。构建系统来模拟脱氢酶活性以打破癌细胞的氧化还原稳态应该是一种非常有前途的癌症治疗策略。基于上述考虑，我们有兴趣设计系统来模拟脱氢酶活性以抑制肿瘤增殖。
图1 a)钴卟啉纳米框架作为催化剂的示意图 b)合成的不同维度钴卟啉纳米框架的示意图
卟啉作为四齿大环配体，具有稳定金属中心的能力，已被细胞色素P450等多种金属酶选为配体，具有良好的生物安全性和活性。Co作为第一过渡金属，是人体必需的微量元素之一，具有良好的催化氧化性能。因此，我们选择具有高催化活性的钴作为金属中心，卟啉作为配体，构建了一个稳定、高活性的仿脱氢酶体系。
图2 不同结构纳米框架催化性能示意图
在这项工作中，我们使用外源氧源模拟体内氧化剂，并使用醇和烯烃模拟体内底物来探索仿脱氢酶的活性。并构建了一维钴卟啉配位结构（Co1D）、二维钴卟啉配位结构（Co2D）和三维钴卟啉配位结构（Co3D）与钴卟啉亚基（Co0D），并进一步纳米化以探索其脱氢酶样活性。实验结果表明，一维纳米框架的催化氧化效率最好，二维纳米框架次之，三维纳米框架最差。这可能是因为在 Co1D 中，Co 金属中心在轴向位置有一个 N 配位。与Co0D相比，相当于多了一个Lewis酸来激活Co金属中心，配位结构更稳定；而 Co 金属中心的活化位点仍然多于 Co2D 和 Co3D。同时，具有类脱氢酶活性的钴卟啉纳米框架可有效抑制癌细胞增殖。总之，本研究为钴卟啉纳米框架模拟脱氢酶活性治疗宫颈癌提供了一种新的可能性。
通讯作者及所在团队简介
马丽，暨南大学，教授，博士生导师。广东省珠江人才计划青年拔尖人才、广州市珠江科技新星。研究方向为金属配合物在调控化学体系和生命体系氧化还原平衡中发挥的功能和作用机理。针对肿瘤特性，设计具有氧化还原响应活性的金属药物，研究其在肿瘤诊疗及体系内催化的活性和机理。相关研究成果发表在J. Am. Chem. Soc.; Angew. Chem. Int. Ed.; Biomaterials等本领域主流期刊。
陈填烽教授团队一直致力于靶向化学创新药物的应用研究，获得国家杰出青年科学基金，万人计划青年拔尖人才项目、国家863计划、国家自然科学基金项目及广东省自然科学杰出青年基金等项目的资助。以通讯作者Cell子刊Matter、Science Advances、JACS、Angew Chem Int Ed、Adv Funct Mater及ACS Nano等IF>10主流杂志发表论文超过45篇，封面论文30篇，申报中国专利55项，实现技术成果转化12项，产生了重要的经济及社会效应，以第一完成人获得2020年中国抗癌协会科技二等奖、2018年中华医学科技奖，青年科技奖及2018广东省自然科学二等奖等多项科技奖励。
文章链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2468023023000809?via%3Dihub