人造酵素模拟人体内部的能量来源

  斯坦福大学荣誉教授James  P.  Collman及其研究团队深入研究了CcO(cytochrome  c  oxidase)酵素的活性区，并探讨其化学反应如何进行，这有助于让科学家更了解因CcO变异而引起的癌症或疾病，同时该研究具有新型替代性能源开发的潜力，它发表于3月16日的《科学》杂志。

  包括人类在内的许多生物都是由细胞内的线粒体驱动能量产生，线粒体内产生能量的位置则在电子传递链(electron  transport  chain，简称ETC)，ETC由许多不同的蛋白质所组成，负责电子的传递，最后一个电子接收者能将电子转变为氧与水，并释放出ATP及热。而负责接收电子的最后一个蛋白就是CcO，它会将接收到的4个电子移转给氧，然后转换成两分子的水，若CcO接收到的电子不足4个就会产生还原态的氧，比如superoxide或是hydrogen  peroxide，这些活性氧常在癌细胞或坏死的心脏以及阿兹海默症病人脑部被发现。所幸，CcO发生错误的机率很低，几乎都能成功的将4个电子移转给氧，成功率超过99%。

  为了更深入的了解CcO是如何精确地完成其工作，Collman研究团队花费数年的时间，利用有机化合物创造了一个人造版的酵素活性区，这个活性区包含了32个精心设计的化学反应步骤，其中有3个重要的活性中心，分别是phenol、铁原子及铜原子中心，能完整的将4个电子移转给氧，然后转换成水分子。

  Collman表示，由于一次只能传递一个电子到酵素，而电子消耗的速度又太快，因此研究人员想出一个办法，他们在黄金电极上附加一个液态晶体薄膜，使得电子的传递速度变得较慢且有连续性，能让化学反应得以顺利进行。当研究人员解决了连续性电子传递的问题后，系统性的将3个反应中心依序移除，结果发现酵素受损相当严重，并出现大量的活性氧，显示这3个活性中心对酵素功能都十分重要。

  Devaraj表示，这项新研究除了可以应用到其它酵素活性区的研究，也可以藉由对CcO功能区的了解，开发具有能源应用价值的燃料电池，现阶段的目标是要找到更好的催化剂来催化反应，这样就能得到更具能量的燃料电池。