明斯特大学 在这个模型中:蓝光引发了酶中一种特殊的单加氧酶反应
这种激活在酶学中是前所未有的
信用:斯特芬L
Drees 酶是每个活细胞中生化代谢过程的核心驱动力，使反应有效地发生
正是这种能力使它们在生物技术中成为有用的催化剂，例如，用于生产化学产品，如药物
目前正在广泛讨论的一个话题是光诱导催化，研究人员利用光启动生化反应的能力
这个过程需要能够被光激活的酶
然而，将少数天然存在的光活化酶纳入生物技术过程并不是一件简单的事情，因为它们高度专业化且难以操作
明斯特大学(德国)和帕维亚大学(意大利)的研究人员现在已经发现了一种酶，这种酶在蓝光照射下具有催化活性，并能立即引发酶学中迄今未知的反应
所讨论的反应是一种特殊的单加氧酶反应，其中氧原子被转移到底物上
这个反应是由一个辅助分子支持的，它逐步传递两个电子
以前，人们认为这种光依赖反应不能在酶中发生
“我们已经确定的酶属于一个非常大的酶家族，假设其他可以被光激活的酶可以通过基因操作产生并用于非常广泛的应用是现实的，”博士说
斯蒂芬·L
德雷斯是这项研究的负责人，他在明斯特大学分子微生物学和生物技术研究所工作
例如，一个可能的应用是生产通过光活化的药物
这项研究已经发表在《自然通讯》杂志上
在他们的研究中，研究人员研究了PqsL酶，这种酶存在于条件致病菌铜绿假单胞菌中，最初并不依赖于光
研究人员用蓝光刺激这种酶，并结合时间分辨光谱和结晶学技术分析反应
这种酶属于黄素蛋白家族，通常是这种蛋白家族的成员，它利用维生素B2的一种衍生物作为所谓的辅因子，催化氧进入有机分子
共底物NADH(还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸)作为酶促反应的“辅助分子”，提供必需的电子
研究人员在他们的研究中观察到的反应机制以前是未知的
在黄素-NADH复合物中，受光照激活，NADH将一个电子转移到与蛋白质结合的黄素上
通过这种方式，一个黄素自由基产生了——这是一个高活性分子，其特征是一个不成对的电子
利用时间分辨光谱学，研究人员能够观察分子是如何形成和改变其状态的
黄素自由基具有非常负的氧化还原电位，这意味着它具有将电子转移到反应伙伴的大容量
“由于这一性质，我们假设黄素自由基也能使额外的反应发生，这将扩大这种酶的催化潜力——也许还有其他酶的催化潜力，”该小组的组长教授说
Susanne Fetzner
这种被鉴定的酶是迄今为止唯一一种非天然光活性的酶，它在细菌细胞中进行不依赖光的反应
该研究的第一作者西蒙·恩斯特说:“这种酶的三维结构表明，外向的黄素辅因子可能是光活化的关键。”
光活性酶有大量的应用——例如，单容器反应中的多步催化或空间分辨催化，例如，以特定的模式使表面功能化
它们也可用于体内或皮肤上的所谓前体药物活化——这是一种药理物质只有在生物体中代谢后才变得活性的过程
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