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香港科技大学孙飞教授Angew: 光耦合红移基于维生素B₁₂的光受体蛋白及其在活体材料中的应用

高分子科学前沿 · 公众号 · 化学 · 2024-09-13 07:25

正文

光受体蛋白作为视觉、光合作用及代谢调节中的核心元素，其光响应特性高度依赖于辅因子及其周边氨基酸残基。尽管传统蛋白质工程技术能够调整这些蛋白的光谱响应范围，但其过程复杂且缺乏普适性，限制了广泛应用。

香港科技大学孙飞教授团队针对此挑战，以维生素B₁₂（AdoB₁₂）依赖型光受体蛋白CarH_C为切入点，创新性地提出了一种荧光标记策略，实现了光受体蛋白光响应性的红移。他们通过将红光吸收色团花菁5 (Cy5) 精准连接于CarH_C蛋白上，利用接触猝灭性光耦合机制，使得原本仅响应绿光的CarH_C在红光照射下也能发生构象变化，进而触发其功能响应。

具体而言，研究团队成功开发了三种含有半胱氨酸的CarH_C突变体，并利用巯基-马来酰亚胺点击化学反应，将荧光团花菁5-马来酰亚胺精准连接到这些突变体上。修饰后的CarH_C与AdoB₁₂结合后，在红光照射下展现出显著的光响应性，实现了四聚体的有效解聚。

基于这一发现，团队进一步将修饰后的CarH_C应用于红光响应蛋白水凝胶及酵母活体材料的开发中。这些新材料在红光照射下能够动态组装与解聚，为深层生物组织中的光遗传学操作和光响应生物材料的构建提供了强有力的工具。

本研究不仅解决了传统光受体蛋白光谱调节策略的复杂性与局限性问题，还拓展了维生素B₁₂依赖型光受体蛋白在光遗传学及生物材料领域的应用潜力。这一创新性的光谱调节方法为未来光控生物系统的发展开辟了新的道路。

--检测服务--

来源：高分子科学前沿

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