近日，江南大学生物工程学院夏小乐教授团队对来自微生物的谷氨酰胺转氨酶（MTG）在水凝胶改性及相互作用机制方面取得进展，研究结果“Microstructural, physicochemical properties, and interaction mechanism of hydrogel nanoparticles modified by high catalytic activity transglutaminase crosslinking”正式发表于Food Hydrocolloids（一区TOP，IF=10.7）

论文链接：（https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2023.109384）

水凝胶是由嵌入水介质中的交联蛋白质分子形成的多孔三维网状结构。在过去的十年中，水凝胶因出色的生物相容性、溶胀性和生物降解性而在生物医学和食品行业中迅速发展。它已被用作开发各种功能材料，包括食品包装、药物输送、伤口敷料化合物、药物和生物医学植入物的开发。然而，食品工业中MTG的添加受到限制，导致食品加工不充分和经济损失。因此，开发具高活性的MTG并探究相互作用机制具有重要意义。

本研究采用空腔工程化策略获得的高性能谷氨酰胺转移酶对水凝胶纳米颗粒进行修饰。最佳突变体R57L / Y198F / F259W（M7）活性提高3.3倍（103.26U/mg），热稳定性提高3.3°C。经M7诱导的水凝胶具有更高的硬度、弹性、粘聚性和回复性。水凝胶的持水性、溶胀率和冻融稳定性（240 h）也分别提高了3.00%、24.56%和9.00%。SEM显示， 改性水凝胶纳米颗粒的结构更致密， 大多为多边形蜂窝结构。MD模拟研究表明突变使C64从螺旋变为Loop环，提高了催化活性，形成更多的交联结构，还发现W259残基在稳定复合物中起着至关重要的作用。这些结果为蛋白质水凝胶在食品工业中的应用提供了有价值的见解，为酶对较大底物的修饰提供了有价值的框架。同时，对制备具有优异性能的蛋白质基水凝胶提供了科学指导，有助于创造高附加值食品。

图文摘要

江南大学生物工程学院2019级博士生张泽华为论文第一作者，夏小乐教授为论文通讯作者。上述研究获得国家重点研发计划（2022YFC2105501,2021YFC2104001）、中国博士后科学基金（2022M711368）、江苏省自然科学基金（BK20221081）和中央高校基本科研业务费专项基金（JUSRP122037）等项目资助。