酶促X射线吸收光谱电化学

《Nature Protocols》：Enzymatic X-ray absorption spectroelectrochemistry

红氧化性质和催化行为研究通过结合X射线吸收光谱与电化学方法（XA-SEC）实现，采用碳基工作电极固定酶并利用纳米材料增强电子传递，在同步辐射光源下进行Cu K-edge XA-SEC实验并实时监测电子转移，为生物电催化技术提供新工具。

　　

摘要

了解蛋白质的氧化还原性质和催化行为对于利用其在生物催化中的作用以及促进高效仿生催化剂的设计至关重要。酶促X射线吸收光谱电化学（XA-SEC）结合了X射线吸收光谱的洞察力和电化学方法的精确性，以阐明酶的氧化还原性质和催化行为。本文介绍了如何进行酶促XA-SEC实验。实验过程首先从制备基于碳的工作电极开始，以增强酶的固定效果。我们以Myrothecium verrucaria来源的胆红素氧化酶在电极表面的高效固定为例，利用纳米材料来提高生物材料的负载量和酶-电极界面处的电子转移效率。接下来，我们指导研究人员如何搭建标准的三电极电化学装置，确保正确的电气连接和电解液的制备。我们的实验方案详细说明了在同步辐射光源下进行Cu K边X射线吸收光谱测量的步骤，并配备了原位电化学控制技术。通过直接电子转移分析可以实时监测氧化还原过程，从而获得有价值的热力学和动力学信息。确定蛋白质在X射线照射下的稳定性和活性非常重要；我们的方法通常能够获得稳定的电化学和光谱信号，支持长时间的实验运行，体现了酶的出色性能和高效的蛋白质固定效果。该方法能够将XA-SEC数据与直接电子转移和底物结合分析结果相互关联，为深入理解酶促电催化提供了有力工具，并为开发可持续的生物电化学技术开辟了新的途径。