研究进展：酶活性的调控对细胞周期中的代谢、信号转导、分化和生长等过程至关重要。在细胞过程中，小分子间可通过互相结合和转化改变结构和催化活性，如短肽可组装成纤维。然而，通过外部刺激实现对分子结构和功能的时间或空间调控仍有待进一步探索。仿生肽纤维催化剂可以加快水环境中不同反应的反应速度，如水解、醛醇型C-C键的形成、氧化反应等。其中，最有效的催化剂的催化活性与天然酶中发现的催化剂相当，然而只有少数的催化剂具有明显的区域或立体选择性。研究表明，光可实现对天然蛋白功能的时空调控，通过光照射可以调控超分子组装的结构和催化活性。 解决方案：在本文中，作者提出了一种调节肽活性的替代策略（图1），即在单个序列中加入促进纤维组装分解过程的光开关基团和促进酯水解的催化基团。如图1所示，所选的光开关肽包含偶氮苯单元和组氨酸以及苯丙氨酸残基。结构表征分析表明，相比于顺式构型，当偶氮苯为反式构型时，该肽具有更强的组装倾向（图2），这是由于反式偶氮苯单元间具有很强的层间π-π相互作用造成的。因此，反式偶氮苯肽可将酯的水解速率提高40倍（相对于背景水解），是顺式偶氮苯肽的两倍。此外，该光可切换肽还具有对映选择性，相比于D-氨基酸酯，其对L-氨基酸酯表现出显著活性。值得注意的是，上述结构和活性性质可以被改变多次，利用紫外光照射可使分子分解和失活，可见光则可使其重新组装和激活。![]()
图1：可光切换的酯酶系统。
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图2：（a）含有trans-APhe和cis-APhe异构体的多肽的透射电子显微镜（TEM）图像；（b）在一个完整的光异构化循环中的多肽的透射电子显微镜（AFM）图像；（c）在一个完整的光异构化循环中的多肽的TEM图像。
结论：综上所述，本工作开发了一种具有偶氮苯基光响应基团和催化组氨酸残基的可光切换两亲性肽催化剂，对揭示早期化学进化过程中复杂功能的起源具有重要意义。此外，该工作还为调节肽纳米技术的附加功能奠定了基础。
