纳孔SiO2固载的吩噁嗪酮合成酶自催化纳米凝胶的表征及研究

吩噁嗪酮合成酶（PHS）是一种重要的多铜氧化酶，可用于高效合成吩噁嗪酮类化合物，用于医药、染料等领域。由于游离酶在有机反应体系中不稳定和反应活性低等原因，使得PHS无法用于大规模吩噁嗪酮的制备过程。近年来，酶分子纳米凝胶固定化技术取得了快速发展，为PHS的修饰改性提供了可能。本项目旨在通过异源高效表达来自于S. antibioticus DSM41481编码PHS的基因，快速制备高质量PHS，利用PHS自身的催化特性，在表面修饰的基础上，通过与丙烯酰胺等单体在水相原位自催化聚合制备PHS纳米凝胶。进而将PHS纳米凝胶固载入纳孔SiO2，实现PHS的高效固定化。同时，通过红外、透射电镜、圆二色谱、荧光光谱等手段分析过程中PHS的结构变化规律，结合酶学性质和反应动力学数据，进行可能的机制解析，为PHS用于制备吩噁嗪酮奠定初步的理论和应用基础。

本项目主要制备了漆酶和PHS的纳米凝胶，并通过SEC、DLS、TEM、FRET等手段对其进行了分析表征，结果发现所制备漆酶和PHS的纳米凝胶平均直径分别为28.33 nm和50.08 nm。同时，通过制备纳米凝胶未明显改变其结构，因此比较好的保持了其酶学性质。酶学性质研究显示，与原酶相比，漆酶和PHS纳米凝胶均具有很好的热稳定性、pH稳定性、有机溶剂耐受性和储存稳定性，特别是漆酶和PHS的纳米凝胶的热稳定性分别提高了15倍和9倍，而有机溶剂耐受性分别提高了96倍和47倍。此外，利用漆酶和PHS及其纳米凝胶进行了1,4-萘醌的合成，均取得了比较满意的结果。PHS及其纳米凝胶均被用于进行染料脱色的研究，结果发现相比Streptomyces coelicolor来源的细菌漆酶，PHS对刚果红的脱色几乎是其2倍。而对AB74的脱色，PHS纳米凝胶与Streptomyces coelicolor来源的细菌漆酶相当。