文 献 综 述

酶作为生物大分子，在生物体内不可缺少，因为它具有催化活性^[1]，在温和的条件下它作为催化剂，可以催化各种生物化学反应。1987年美国生物化学家Cech^[2]发现一系列核糖核酸(RNA)不仅像过去所设想的那样仅被动地传递遗传信息,还起酶的作用。但自然界中的绝大多数酶的化学本质是蛋白质，包括本课题所涉及的酶。另外与传统无机催化剂相比，酶还拥有极高的催化效率。酶因这一系列独一无二的性能，使酶工程技术成为现代生物技术的主要支柱之一。但由于天然的酶酶量有限，使得酶在工业生产中的成本提高，严重限制了酶在日常生活中的应用。为了能让酶的特性得到广泛应用，近些年来科学界对酶模拟物进行了大量的研究。

酶作为蛋白质，其二级结构复杂且种类多变，致使酶的发展缓慢。因此模拟酶的研究主要集中在酶活性中心的配位环境上。自然界中的很多酶不仅具有单核的金属活性中心，还具有双核或多核的金属活性中心^[3-5]。对于具有双核的金属活性中心的金属酶，其活性中心拥有两个金属离子。但两个金属离子的配位环境往往不完全一致，这种不对称性在催化过程中有着重要的作用^[6]。在酶催化作用中，活性中心具有极其重要的地位，因此人们使用大量手段对其进行了大量的研究，例如光谱、磁性以及X-射线晶体衍射等。在这些手段的基础上，科学家已有设计了、合成很多的配合物用来模拟天然酶的金属活性中心^[7-8]。这些活性中心的两个金属离子一般由至少一个内生的羧酸桥连接或一到两个O桥，OH桥，烷氧桥或者外生的水桥。结构不同就会影响酶的活性。以一些水解酶，岐化酶，氧化酶为例，它们都具备这些结构特征，酶活性却迥然不同。与传统对称配体相比,这类化合物更具目的性。因此越来越多的科学家关注和研究不对称配体。近年来有了越来越多的相关的报道。

近几年的生物分子的模拟领域中，磷酸酯酶模型是比较热门的研究课题。磷酸酯酶是可以催化磷酯键水解，其中研究较多的金属磷酸酯酶是紫色酸式磷酸酯酶(Purple Acid Phosphatases, PAPs)和锌磷酸酯酶(Zinc Phosphoesterases)， 这两种酶都是利用双核金属活性中心促进磷酸酯水解。

色酸式磷酸酯酶是一种紫红色的水解酶，哺乳动物、植物和真菌中均有这种酶。这种酶作用的环境为pH值为4.9-6。目前科学家仍对其作用机理不清楚，但探究了它们对生物体中的功能^[9-11]。科学家已经解析了包括UfPAP^[12], kbPAP^[13], spPAP^[14]等在内的一些天然酶的结构。科学家发现只有kbPAP和spPAP 分别含有FeZn和FeMn的异双核结构，其它均为FeFe的同双核结构。图1-1所示为kbPAP的异双核结构。异双核模型引入了两个不同的金属离子，对于对称的配体，仍然可以导致两个活性中心的不对称性，在设计PAPs的模拟物时，对同双核模拟物而言不对称配体显得更加重要。

图1-1 巴豆紫色酸式磷酸酯酶(kbPAP)的活性位结构^[13]

锌磷酸酯酶，英文名Zinc Phosphoesterases，发现相对较晚.与色酸式磷酸酯酶相比，它的作用环境为pH值大于6，其作用为催化水解磷酸酯键。图1-2所示为一个锌磷酸酯酶活性中心。由赖氨酸残基提供的胺基甲酰基和一个水分子桥联天然锌磷酸酯酶的双核活性中心。Asp残基跟其中一个Zn离子配位，因此形成一个不对称的配位环境。

图1-2 锌磷酸酯酶活性位结构