区域选择性Zr5纳米簇光催化剂：在温和条件下实现精准蛋白质编辑

《ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION》：Regioselective Zr5 Nanocluster Photocatalyst for Precise Protein Editing Under Mild Conditions

开发新型Zr5纳米簇作为可见光光催化剂，实现蛋白质特定区域选择性氧化切割和侧链修饰，DFT计算证实其低2.01 eV光学带隙和高效产ROS机制，催化剂在反应中保持结构稳定可重复使用。

　　

图形摘要

一种新型的氧化锆簇作为一种高效的异相光催化剂，能够对鸡蛋白溶菌酶进行区域选择性氧化切割和侧链修饰。在紫外线照射下，该催化剂会产生活性氧（ROS），其反应选择性由簇的正电荷表面与蛋白质切割位点附近带负电荷的区域之间的非共价相互作用所调控。

摘要

了解氧化修饰对蛋白质结构和功能的影响在蛋白质化学中至关重要，因此需要精确且可控的方法来引入这些修饰。本文报道了一种利用新型Zr₅纳米簇作为可见光光催化剂对蛋白质进行区域选择性化学修饰的策略。[Zr^IV₅(μ─ΟΗ)₂(μ─Ο)₂(μ₃─Ο)Cl₂(H₂O)₆(μ-η¹,η²,η¹-tBu-dihyde-O,O′,O″)₅]（Zr₅）簇具有独特的[Zr₅O₅]结构基元，其电子结构和光吸收特性通过时间依赖密度泛函理论（DFT）计算得到了全面分析和再现。Zr₅表现出优异的光物理性质，包括2.01 eV的光学带隙，这是迄今为止报道的氧化锆簇中最低的值。在370 nm的光照下，Zr₅能够实现鸡蛋白溶菌酶的区域选择性切割和氧化侧链修饰，生成的片段非常适合用于中等至大规模的蛋白质组学分析。结合DFT和实验方法的结果表明，Zr₅能有效产生活性氧，从而引发蛋白质的氧化和切割。综合表征证实了该簇在反应条件下的稳定性，没有检测到结构变化或溶解现象，使其可以多次重复使用而不会丧失催化效率。Zr₅独特的光催化性能为精确蛋白质功能化提供了新的可能性，并为将其应用于其他类型的分子转化奠定了基础。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。