酸性pH下酶-聚电解质复合物的计算机辅助设计及其在霉菌毒素降解中的应用

【编辑推荐】本研究通过计算机模拟筛选出葡萄糖氧化酶（GOx）与琥珀酰化明胶形成的180 nm复合物，该复合物在酸性条件下高效降解展青霉素和玉米赤霉烯酮等霉菌毒素，为农业（青贮）、食品工业（发酵）等酸性环境中的毒素控制提供了新型生物催化解决方案。研究创新性地将分子对接（准确率60%）应用于酶-聚电解质（如Succinylated gelatin/PLE50）相互作用预测，并验证了复合物在甲醇存在下的转化效率。

　　

Highlight

材料

展青霉素（Patulin）和玉米赤霉烯酮（Zearalenone，购自Fermentek）溶于甲醇。实验采用Sigma-Aldrich的TMB底物及Alamanda Polymers提供的聚电解质：聚-_L-谷氨酸₅₀（PLE₅₀）、聚-_L-天冬氨酸₅₀（PLD₅₀）、PEG₁₁₃-嵌段-_L-谷氨酸₁₀（PEG₁₁₃-PLE₁₀）等。

计算机模拟酶与聚合物的相互作用

研究选取6种酸性pH下潜在降解霉菌毒素的酶：葡萄糖氧化酶（GOx，PDB 1CF3）、胰腺脂肪酶（1LPB）、PQQ依赖性脱氢酶（7WMK）等，通过分子动力学模拟其与8种聚电解质的结合。结果显示，琥珀酰化明胶（Succinylated gelatin）对多数酶表现出高亲和力，其中GOx复合物在180 nm尺寸下催化效率最优。

讨论

计算机建模（准确率约60%）虽存在高估风险，但成功预测了GOx-聚电解质复合物的活性。动态构象模拟的引入有望提升预测精度，而假阳性结果需通过实验验证排除。

结论

琥珀酰化明胶是形成稳定酶复合物的优选聚合物，其GOx复合物在酸性条件下可高效氧化展青霉素和玉米赤霉烯酮，适用于青贮等酸化场景。未来需优化算法以提升大分子量聚合物（>1 kg/mol）的模拟可靠性。