Multienzyme nanoassemblies: from rational design to biomedical applications
Source abstract
Abstract
Multienzyme nanoassemblies (MENAs) that combine the functions of several enzymes into one entity have attracted widespread research interest due to their improved enzymatic performance and great potential for multiple applications. Considerable progress has been made to design and fabricate MENAs in recent years. This review begins with an introduction of the up-to-date strategies in designing MENAs, mainly including substrate channeling, compartmentalization and control of enzyme stoichiometry. The desirable properties that endow MENAs with important applications are also discussed in detail. Then, the recent advances in utilizing MENAs in the biomedical field are reviewed, with a particular focus on biosensing, tumor therapy, antioxidant and drug delivery. Finally, the challenges and perspectives for development of versatile MENAs are summarized.
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Research context
OpenAlex topics: Advanced biosensing and bioanalysis techniques · Advanced Nanomaterials in Catalysis · Quantum Dots Synthesis And Properties
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Affiliations
State Key Lab of Food Science and Technology, Jiangnan University, Wuxi, Jiangsu 214122, China
School of Chemical and Biomedical Engineering, Nanyang Technological University, 70 Nanyang Drive, Singapore 637457, Singapore
School of Food Science and Technology, Jiangnan University, Wuxi, Jiangsu 214122, China
Funding
China Scholarship Council · Ministry of Education - Singapore
References (100+)
Show source-provided references
1. García-Junceda · J. Mol. Catal. B: Enzym. · 2015 · 114 · 110.1016/j.molcatb.2014.12.007 ↗
2. France · ACS Catal. · 2017 · 7 · 71010.1021/acscatal.6b02979 ↗
3. Anderson · J. Biol. Chem. · 1991 · 266 · 802010.1016/S0021-9258(18)92934-0 ↗
4. Bfickmann · J. Appl. Biochem. · 1981 · 3 · 301
5. Bilal · Int. J. Biol. Macromol. · 2021 · 186 · 73510.1016/j.ijbiomac.2021.07.064 ↗
6. Vázquez-González · Nat. Catal. · 2020 · 3 · 25610.1038/s41929-020-0433-1 ↗
7. Schrittwieser · Chem. Rev. · 2018 · 118 · 27010.1021/acs.chemrev.7b00033 ↗
8. Sperl · ACS Catal. · 2018 · 8 · 238510.1021/acscatal.7b03440 ↗
9. Giannakopoulou · Trends Biotechnol. · 2020 · 38 · 20210.1016/j.tibtech.2019.07.010 ↗
10. Cazelles · New J. Chem. · 2013 · 37 · 372110.1039/c3nj00688c ↗
11. Röcker · Food Chem. · 2016 · 210 · 66010.1016/j.foodchem.2016.04.093 ↗
12. Sojitra · Food Chem. · 2016 · 213 · 29610.1016/j.foodchem.2016.06.074 ↗
13. Zhang · Green Chem. · 2018 · 20 · 23010.1039/C7GC02898A ↗
14. Liu · Nat. Nanotechnol. · 2013 · 8 · 18710.1038/nnano.2012.264 ↗
15. Kucherenko · Anal. Chim. Acta · 2020 · 1111 · 11410.1016/j.aca.2020.03.034 ↗
16. Ren · Chem. Eng. J. · 2019 · 373 · 125410.1016/j.cej.2019.05.141 ↗
17. Bugada · ACS Catal. · 2018 · 8 · 789810.1021/acscatal.8b01883 ↗
18. Garcia-Galan · Adv. Synth. Catal. · 2011 · 353 · 288510.1002/adsc.201100534 ↗
19. Song · Nat. Commun. · 2020 · 11 · 110.1038/s41467-019-13993-7 ↗
20. Kowalski · Biomater. Sci. · 2019 · 7 · 189810.1039/C8BM01378K ↗
21. Zhou · ACS Appl. Mater. Interfaces · 2020 · 12 · 751010.1021/acsami.9b23526 ↗
22. Garcia · Nanoscale · 2011 · 3 · 372110.1039/c1nr10411j ↗
23. Sun · Nanoscale · 2014 · 6 · 25510.1039/C3NR04425D ↗
24. Cheng · Nano Res. · 2019 · 12 · 303110.1007/s12274-019-2548-8 ↗
25. Liu · ACS Appl. Mater. Interfaces · 2018 · 10 · 3340710.1021/acsami.8b09388 ↗
26. Xu · ACS Appl. Mater. Interfaces · 2019 · 11 · 2209610.1021/acsami.9b03004 ↗
27. Yang · Adv. Mater. · 2019 · 31 · 190177810.1002/adma.201901778 ↗
28. Lin · Chem. Soc. Rev. · 2018 · 47 · 193810.1039/C7CS00471K ↗
29. Claaßen · Adv. Synth. Catal. · 2019 · 361 · 238710.1002/adsc.201900169 ↗
30. Chen · Nanoscale Horiz. · 2020 · 5 · 28310.1039/C9NH00583H ↗
31. Bilal · Int. J. Biol. Macromol. · 2019 · 130 · 18610.1016/j.ijbiomac.2019.02.141 ↗
32. Ellis · ACS Catal. · 2019 · 9 · 1081210.1021/acscatal.9b02413 ↗
33. Shi · Chem. Soc. Rev. · 2018 · 47 · 429510.1039/C7CS00914C ↗
34. Zhang · ACS Catal. · 2015 · 5 · 450310.1021/acscatal.5b00996 ↗
35. Wheeldon · Nat. Chem. · 2016 · 8 · 29910.1038/nchem.2459 ↗
36. Agapakis · Nat. Chem. Biol. · 2012 · 8 · 52710.1038/nchembio.975 ↗
37. Cao · Nanoscale · 2019 · 11 · 2210810.1039/C9NR07381G ↗
38. Niemeyer · ChemBioChem · 2002 · 3 · 24210.1002/1439-7633(20020301)3:2/3<242::AID-CBIC242>3.0.CO;2-F ↗
39. You · Angew. Chem., Int. Ed. · 2012 · 51 · 878710.1002/anie.201202441 ↗
40. Grotzky · J. Am. Chem. Soc. · 2012 · 134 · 1139210.1021/ja304837f ↗
41. Idan · Curr. Opin. Biotechnol. · 2013 · 24 · 60610.1016/j.copbio.2013.01.003 ↗
42. Zhang · Biotechnol. Adv. · 2011 · 29 · 71510.1016/j.biotechadv.2011.05.020 ↗
43. Madsen · Chem. Rev. · 2019 · 119 · 638410.1021/acs.chemrev.8b00570 ↗
44. Müller · Biochem. Biophys. Res. Commun. · 2008 · 377 · 6210.1016/j.bbrc.2008.09.078 ↗
45. Zhao · Talanta · 2016 · 155 · 26510.1016/j.talanta.2016.04.056 ↗
46. Tan · Nat. Commun. · 2017 · 8 · 110.1038/s41467-016-0009-6 ↗
47. Wilner · Nat. Nanotechnol. · 2009 · 4 · 24910.1038/nnano.2009.50 ↗
48. Fu · J. Am. Chem. Soc. · 2012 · 134 · 551610.1021/ja300897h ↗
49. Fu · J. Am. Chem. Soc. · 2013 · 135 · 69610.1021/ja3076692 ↗
50. Ngo · J. Am. Chem. Soc. · 2016 · 138 · 301210.1021/jacs.5b10198 ↗
51. Xin · Small · 2013 · 9 · 308810.1002/smll.201300019 ↗
52. Hu · Chem. – Eur. J. · 2014 · 20 · 1620310.1002/chem.201404122 ↗
53. Yang · Chem. – Eur. J. · 2019 · 25 · 515810.1002/chem.201900221 ↗
54. Zhang · J. Am. Chem. Soc. · 2018 · 140 · 936110.1021/jacs.8b04648 ↗
55. Hyde · J. Biol. Chem. · 1988 · 263 · 1785710.1016/S0021-9258(19)77913-7 ↗
56. Elcock · J. Mol. Biol. · 1996 · 262 · 37010.1006/jmbi.1996.0520 ↗
57. Perham · Annu. Rev. Biochem. · 2000 · 69 · 96110.1146/annurev.biochem.69.1.961 ↗
58. Castellana · Nat. Biotechnol. · 2014 · 32 · 101110.1038/nbt.3018 ↗
59. Iturrate · Chem. Commun. · 2009 · 172110.1039/b822345a ↗
60. You · ACS Synth. Biol. · 2013 · 2 · 10210.1021/sb300068g ↗
61. Fu · Nat. Nanotechnol. · 2014 · 9 · 53110.1038/nnano.2014.100 ↗
62. Honda · Biomacromolecules · 2015 · 16 · 386310.1021/acs.biomac.5b01174 ↗
63. Du · Bioconjugate Chem. · 2017 · 28 · 116610.1021/acs.bioconjchem.7b00043 ↗
64. Qu · ACS Nano · 2019 · 13 · 989510.1021/acsnano.9b03631 ↗
65. Ke · Angew. Chem. · 2016 · 128 · 760910.1002/ange.201603183 ↗
66. Zhang · Nat. Chem. · 2011 · 3 · 10310.1038/nchem.957 ↗
67. You · ACS Nano · 2011 · 5 · 1009010.1021/nn204007y ↗
68. Chen · J. Am. Chem. Soc. · 2018 · 140 · 899010.1021/jacs.8b05429 ↗
69. Klein · ACS Nano · 2019 · 13 · 1367710.1021/acsnano.9b05746 ↗
70. Zhao · Green Chem. · 2014 · 16 · 255810.1039/c3gc42545b ↗
71. Vranish · ACS Nano · 2018 · 12 · 791110.1021/acsnano.8b02334 ↗
72. Rabe · Angew. Chem., Int. Ed. · 2017 · 56 · 1357410.1002/anie.201703806 ↗
73. Kreft · Angew. Chem., Int. Ed. · 2007 · 46 · 560510.1002/anie.200701173 ↗
74. Womble · Macromol. Rapid Commun. · 2019 · 40 · 180058010.1002/marc.201800580 ↗
75. Chen · Nat. Catal. · 2018 · 1 · 68910.1038/s41929-018-0117-2 ↗
76. Sun · Nanoscale · 2013 · 6 · 25510.1039/C3NR04425D ↗
77. Liang · Nanoscale · 2016 · 8 · 607110.1039/C5NR08734A ↗
78. Lian · Nat. Commun. · 2017 · 8 · 207510.1038/s41467-017-02103-0 ↗
79. Sun · J. Am. Chem. Soc. · 2018 · 140 · 98410.1021/jacs.7b10642 ↗
80. Sun · Adv. Mater. · 2019 · 31 · e190000810.1002/adma.201900008 ↗
81. Li · J. Am. Chem. Soc. · 2020 · 142 · 667510.1021/jacs.0c00285 ↗
82. Schmidt · Chem. – Eur. J. · 2018 · 24 · 175510.1002/chem.201703353 ↗
83. Busto · ACS Catal. · 2016 · 6 · 239310.1021/acscatal.6b00030 ↗
84. Kojima · ACS Appl. Mater. Interfaces · 2018 · 10 · 3278210.1021/acsami.8b07573 ↗
85. Elani · Nat. Commun. · 2014 · 5 · 530510.1038/ncomms6305 ↗
86. Vriezema · Angew. Chem., Int. Ed. · 2007 · 46 · 737810.1002/anie.200701125 ↗
87. Shi · ACS Appl. Mater. Interfaces · 2011 · 3 · 88110.1021/am101241u ↗
88. Hosta-Rigau · ACS Appl. Mater. Interfaces · 2014 · 6 · 1277110.1021/am502743z ↗
89. Marguet · Angew. Chem., Int. Ed. · 2012 · 51 · 117310.1002/anie.201106410 ↗
90. Liang · Chem. Sci. · 2019 · 10 · 785210.1039/C9SC02021G ↗
91. van Dongen · Chem. – Eur. J. · 2009 · 15 · 110710.1002/chem.200802114 ↗
92. Klermund · ACS Catal. · 2017 · 7 · 390010.1021/acscatal.7b00776 ↗
93. Li · Chem. Commun. · 2014 · 50 · 1246510.1039/C4CC05478D ↗
94. Keighron · Langmuir · 2010 · 26 · 1899210.1021/la1040882 ↗
95. Han · ACS Appl. Mater. Interfaces · 2020 · 12 · 1502310.1021/acsami.9b21511 ↗
96. Kisak · Curr. Med. Chem. · 2004 · 11 · 19910.2174/0929867043456197 ↗
97. Kulygin · Small · 2010 · 6 · 155810.1002/smll.201000453 ↗
98. Kim · J. Am. Chem. Soc. · 2011 · 133 · 1516510.1021/ja205687k ↗
99. Peters · Angew. Chem., Int. Ed. · 2014 · 53 · 14610.1002/anie.201308141 ↗
100. Liu · Angew. Chem., Int. Ed. · 2017 · 56 · 1623310.1002/anie.201708826 ↗