SAM自由基酶是已知最大的酶家族，通过结合的辅因子SAM和[4Fe-4S]簇催化生物体中一系列重要的自由基反应。但此类酶均需利用还原态的[4Fe-4S]簇发挥催化活性。由于[4Fe-4S]簇的还原电势较低，目前绝大多数对SAM自由基酶的体外研究使用连二亚硫酸钠作为还原剂。受天然光系统I中光驱动高效还原[4Fe-4S]簇的启发，王江云/董敏研究组利用光敏蛋白PSP2实现了SAM自由基酶铁硫簇的光酶还原。

　　研究发现光激发的PSP2蛋白可以产生强还原能力的PSP2自由基，从而还原SAM自由基酶BtrN的活性铁硫簇。同时，实验表明PSP2可以还原BtrN的辅助[4Fe-4S]簇，该辅助[4Fe-4S]簇在目前已知SAM自由基酶中还原电势最低且无法被连二亚硫酸钠还原。本研究利用PSP2还原BtrN并由此阐释了BtrN辅助铁硫簇的功能。 此外，研究发现PSP2还可以还原非经典SAM自由基酶Dph2，并修饰其底物---蛋白质翻译延伸因子2（EF2）。综上，本研究发现光敏蛋白PSP2是一种光驱动的SAM自由基酶的强还原剂，也是研究低还原电势铁硫簇的有力工具。

图. SAM自由基酶的光酶还原

　　研究首次将基因编码的光敏蛋白用于SAM自由基酶的还原，实现了体外反应的即插即用还原，为SAM自由基酶的还原和活性研究，特别是为连二亚硫酸钠等现有还原剂不适用的研究场景提供了一种高效、可控的新工具。同时，对PSP2进一步的酶工程改造有望获得更加高效的SAM自由基酶的光还原体系。

　　相关工作近日以 "Genetically Encoded Photosensitizer Protein Reduces Iron-Sulfur Clusters of Radical SAM Enzymes" 为题在线发表于美国化学会ACS Catalysis（DOI: 10.1021/acscatal.2c05143）。(IF:13.7) 天津大学硕士研究生黄荣荣、支宁、中科院强磁场科学中心田长麟课题组副研究员于璐为本文的并列第一作者，中科院生物物理研究所王江云研究员、天津大学董敏教授为论文的共同通讯作者。该研究得到科技部、国家自然科学基金委和中科院的经费支持。

　　文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.2c05143

（供稿：王江云研究组）