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在如今的生物学中，变构是指酶在结合效应子后通过构象平衡的重新分布来调控自身活性。尝试采用最小肽基序构建与控制回路集成的化学反应网络，可以帮助我们理解复杂生化反应的历程。
印度科学教育与研究学院Dibyendu Das团队报道了一种由二肽组成的最小系统，其中二肽可以利用动态亚胺键与简单的醛缩合，随后形成有催化活性的球形聚集体。在该聚集体中，催化残基（咪唑类）更邻近，从而能够促进正交反应的进行。最小催化剂的变构位点（胺）可以通过动态交换与抑制剂结合，改变自组装状态的能量，从而导致催化活性下降。此外，对变构调节的时间控制是通过反馈控制的自主反应网络实现的，其中催化水解反应的活性随着时间的推移而发生变化。尽管序列长度最小，但二肽表现出复杂行为（如变构）的能力有助于我们了解现存酶的起源。
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图 1 （a） 磷酸果糖激酶的变构激活，改编自 PDBID：4PFK，4I7E （b） 通过 C 的超分子（解）组装对水解活性的变构调节。活性催化剂可以结合 A3，这导致系统解组装，从而变构调控由 S 形成 P的催化反应。（c） 动态变构调制的示意图。
图 2 （a） 在激活剂 A1 存在下产生激活态的示意图。（b） C ＋A1 的浊度曲线。（c） 自组装结构的光学显微照片。（d， e）分别是球形聚集体的 TEM 和冷冻电镜图像。（f） DLS 显示自组装结构的平均直径。
图 3 （a） 还原后形成的胺的 HPLC-MS。（b） 从时间依赖性 1H NMR 获得的不同系统中生成的峰面积的比较。（c-e）用不同染料培养的自组装系统的 CLSM 图像。（f） C 与等摩尔量的 A1的 CAC 图。
图4 （a−c）动态共价交换诱导的变构调制的示意图。（d） 显示 S 在不同组分混合物中的水解活性的条形图。（e−h）光学显微照片和相应的颗粒密度。（i） 添加 A3 后的时间依赖性 DLS。（j） 不同系统的 1H NMR表征图的部分；圆圈显示新峰值的生成。（k） 不同系统中 CA1 消耗量随时间变化的条形图（所有时间对应于向 CA1 培养约 90 分钟后的成熟组装体添加 A3/A4 后的培养时间）。
图5 （a） 动态变构调制的示意图。（b−e）包含 C＋A1＋Pre-A3 的系统的光学显微照片和相应的颗粒密度分布。（f） 含有 C＋A1＋Pre-A3 的系统的时间依赖性 1H NMR的一部分，显示 CA3 的形成。（g） 条形图显示了 S 在动态系统不同状态下的水解转化。
文献详情
题目: Allosteric Control of the Catalytic Properties of Dipeptide-Based Supramolecular Assemblies
作者: Soumili Roy, Janmejay Laha, Antara Reja, and Dibyendu Das*
引用: J. Am. Chem. Soc. 2024, 146, 22522−22529
DOI: 10.1021/jacs.4c06447
作者简介
湖南大学何清课题组
研究方向｜超分子化学
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