近紅外光動態調控酶的活性
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酶在生命活動中發揮了至關重要的作用。如何精確調控酶的催化活性對研究複雜的生物學過程具有重要的意義。近年來，利用外源刺激包括光、磁、聲波等調控酶活性的研究大量報道。其中，光作為調控手段可以在時間、空間維度上對酶的活性進行調控，因而備受關注。然而，現有的構建光敏感酶的技術過於複雜，且多採用紫外光或者可見光作為光源，不僅組織穿透能力差，而且易對生物體產生光毒性。
針對這一現狀，華東師範大學生命科學學院的程義雲教授開發了一種通過近紅外光動態調節酶催化活性的技術。研究者在酶分子的內部引入光熱轉換元件，藉助脈衝近紅外光實現了對酶分子的局部加熱和酶活性的動態調控（圖1）。更為重要的時，紅外光照射不會引起酶溶液的系統升溫。該技術有望為研究細胞內的複雜酶催化過程提供強有力的工具。研究成果發表在國際著名學術期刊《德國應用化學》上。
圖1. 近紅外光照射酶內部的鉑納米顆粒產生光熱效應進而提高酶的催化活性
該研究利用簡單的化學方法在澱粉酶、葡萄糖氧化酶、過氧化氫酶、蛋白酶等分子內合成了1-2納米的超小鉑納米顆粒，並利用鉑納米顆粒高效的光熱轉換性能實現了酶分子局部溫度的升高，從而實現對酶催化活性的調控。這項技術可以在不引起宏觀體系溫度升高的情況下，實現對酶的催化活性進行快速、反覆的調節（圖2，圖3）。更重要的是，這項技術具有普適性，可應用於多種酶分子，在光控催化、治療等領域具有重要的應用價值。論文的通訊作者為程義雲教授，第一作者為華東師範大學生命科學學院的博士研究生王長平以及張強副教授。
圖2. 光敏感澱粉酶的表徵以及紅外光動態調控澱粉酶的催化活性
圖3. 紅外光照射局部增強澱粉酶的催化活性產生的顯色反應差異
該論文作者為：Changping Wang, Qiang Zhang, Xinyu Wang, Hong Chang, Sanjun Zhang, Yuankai Tang, Jianhua Xu, Ruijuan Qi, Yiyun Cheng
Dynamic Modulation of Enzyme Activity by Near-Infrared Light
Angew. Chem. Int. Ed.,2017, DOI: 10.1002/anie.201700968
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