近日，南京工业老员工物与制药工程学院2021级博士研究生陈耀以第一作者发表在Cell子刊《Cell Reports Physical Science》上，并作为2025年第三期封面，文章题为“Reversible Peptide Tagging System to Regulate Enzyme Activity”。该研究设计了一种基于酯键的分子肽系统，具有高效的共价连接能力，并利用酯键在碱性条件下可水解的特性，提出了一种新的pH响应型酶活性调控策略。这一创新性研究为酶活性的精确调控提供了全新的工具和方法，预计将在生物医学、合成生物学及工业生产等多个领域产生广泛影响。南京师范大学黄和院士与bwin食品与轻工学院江凌教授为该论文的共同通讯作者。研究得到了国家自然科学基金和国家重点研发计划等项目的资助支持。

研究团队基于产气荚膜梭菌Cpe0147蛋白进行设计改造，构建了酯键分子肽系统ReverseTag/ReverseCatcher。该系统酯键形成的二级反应速率常数达到1.92 × 10⁴ M⁻¹s⁻¹，较原始系统提升21.7倍，且酯键可耐受超过2 nN的机械力。为实现动态调控，团队进一步在ReverseCatcher中引入T11S突变，使酯键在碱性条件下快速水解，并在酸性条件下重新形成。

研究以外切菊粉酶EXINU为模型，将ReverseTag与ReverseCatcher_T11S分别融合至酶的两个结构域。实验表明，通过调节pH可重复控制酶活性：pH 6.0时酯键形成，酶活性恢复；pH 10.0时酯键水解，失去活性。经5次循环后，酶活性仍保留10%，验证了系统的可逆性与稳定性。

该研究首次将酯键的动态可逆性整合至酶活性调控领域，突破了传统共价键不可逆的局限。其高反应效率、机械稳定性及pH响应特性，为多酶级联催化、动态调控酶组装与解离等领域提供新思路。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.xcrp.2025.102462

作者：江凌  审核：方正