酶燃料电池（EFCs）是一种绿色能源技术，通过酶催化剂将生物质化学能转化为电能。与传统燃料电池相比，EFCs具备高选择性、温和的操作条件和优异的生物相容性，广泛应用于可持续能源生产、生物传感器、环境治理等领域。然而，EFCs的性能仍受限于阴极催化效率，尤其是多铜氧化酶（MCOs）在电极表面随机排列，导致催化活性和稳定性不足，严重制约了其能量输出和长期稳定性。因此，开发高效的酶定向固定工具成为突破这一瓶颈的关键。

近期，中国科学院天津工业生物技术研究所体外合成生物学中心张玲玲研究员带领的酶电催化研究团队在酶定向固定工具开发方面取得重要进展。研究团队此前发现大肠杆菌来源的铜排出酶（CueO）中含有一段特殊片段，通过实验和计算模拟证实该片段引导了CueO在电极表面的快速定向固定（ACS Catal. 2021,11,4,2445–2453）。为发展此类亲和多肽定向工具，本工作针对该富含甲硫氨酸片段（MetRich）进行了改造，成功开发了表面亲和多肽(SBP 1.0)，实验结果表明，CueO-SBP 1.0的电流密度比野生型高出1.93倍，显著增强了电催化性能。在此基础上团队进一步优化设计，开发了SBP 2.0，显著提高了定向固定能力和稳定性。此外，SBP 2.0具有良好的普适性，能够促进漆酶BpL和胆红素氧化酶MvBOD在电极表面的快速吸附和定向固定，吸附时间仅需几分钟，这不仅提升了酶固定化效率，还有效增强了酶燃料电池的性能，为生物燃料电池技术和生物电化学领域的发展指明了新的方向。目前团队在进一步结合人工智能技术发展亲和多肽工具库，有望将这一技术拓展至更多酶种类和电极材料，推动绿色能源、生物传感器和环境治理等领域的创新发展。

该研究得到了国家自然科学基金和国家重点研发计划的支持。研究成果在ACS Applied Materials & Interfaces上发表。天津工业生物技术研究所与天津科技大学联合培养硕士研究生张萌为论文第一作者，张玲玲研究员为论文的通讯作者。

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亲和多肽辅助酶在电极表面的定向固定示意图