氧气作为地球环境中的重要组成物质，自出现以来一直在生命演化的历程中扮演着关键的角色。以代谢过程是否需要氧气为标准，生命系统可以简单的分为耗氧和厌氧两大类。虽然氧气的出现根本性的改变了生物体的行为，但在多肽以及氨基酸的分子层次上，氧气对其分子自进化的调控作用却鲜有研究。而如何通过控制氧气来进一步的调控这类生物内源分子的自进化方向，并得到不同组装结构与功能的生物材料，更是一个长期的挑战。
近日，中国科学院过程工程研究所闫学海课题组探索了氧气在含有酪氨酸的生物内源分子的自进化中的调控作用，分别得到了具有光热以及光致发光现象的生物材料，并揭示了决定两种反应路径的氧气浓度区间。通过控制氧气的含量，分子中所含有的酪氨酸基团会选择性地生成黑色素类似物或联二酪氨酸：在富氧条件下，向黑色素类似物转变的路径占主要优势，得到的产物具有明显的光热效应；而在乏氧的环境中，体系优先向联二酪氨酸转化，得到具有pH响应的发光材料。这样一种由氧气调控的路径选择规律，在含有酪氨酸的氨基酸衍生物、多肽以及蛋白质中都普遍存在，不同路径所得到的产物具有完全不同的组装结构。结合课题组之前对于分子间弱相互作用（包括静电力、范德华力、π效应和疏水作用等）的协同组装形成有序结构的研究工作，提出了在此条件下导致不同组装结构形成的分子间相互作用力。此外，进一步研究了联二酪氨酸在不同pH下的响应性发光行为。该项研究不仅揭示了氧气在生物分子进化中的重要作用，也为药物递送、光热治疗以及新型生物器件的设计提供了新思路。
相关工作以发表在国际著名期刊《德国应用化学》（Angew. Chem. Int. Ed.）杂志上，并被选为VIP（Very Important Paper）论文。
该论文作者为：Xiaokang Ren, Qianli Zou, Chengqian Yuan, Rui Chang, Ruirui Xing, Xuehai Yan*
原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：
The dominant role of oxygen in modulating tyrosine-containing peptide self-evolving pathways: Bioluminescence or thermoregulation
Angew. Chem. Int. Ed., 2019, DOI: 10.1002/anie.201814575
导师介绍
闫学海
https://www.x-mol.com/university/faculty/48536
（本稿件来自Wiley）
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