Organizing Enzymes on Self‐Assembled Protein Cages for Cascade Reactions

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作者
Wenli Kang,Ma Xiao,Deepika Kakarla,Huawei Zhang,Yunming Fang,Baizhu Chen,Kongfu Zhu,Danni Zheng,Zhiyue Wu,Bo Li,Chuang Xue
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:61 (52) 被引量:9
标识
DOI:10.1002/anie.202214001
摘要

Cells use self-assembled biomaterials such as lipid membranes or proteinaceous shells to coordinate thousands of reactions that simultaneously take place within crowded spaces. However, mimicking such spatial organization for synthetic applications in engineered systems remains a challenge, resulting in inferior catalytic efficiency. In this work, we show that protein cages as an ideal scaffold to organize enzymes to enhance cascade reactions both in vitro and in living cells. We demonstrate that not only enzyme-enzyme distance but also the improved Km value contribute to the enhanced reaction rate of cascade reactions. Three sequential enzymes for lycopene biosynthesis have been co-localized on the exterior of the engineered protein cages in Escherichia coli, leading to an 8.5-fold increase of lycopene production by streamlining metabolic flux towards its biosynthesis. This versatile system offers a powerful tool to achieve enzyme spatial organization for broad applications in biocatalysis.
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