光氧化還原催化過程是一種能夠用于疾病治療和診斷的創新生物技術。然而，由于存在靶向性不足、與復雜生物環境的相容性低以及與光催化劑毒性相關的安全風險等問題，因此如何將人工光氧化還原催化與生命系統進行整合仍是一項嚴峻的挑戰。有鑒于此，高麗大學Jong Seung Kim、Yunjie Xu、愛丁堡大學Marc Vendrell、特拉華大學Joseph M. Fox、深圳大學李明樂教授和成均館大學Jin Yong Lee開發了一種生物正交活化的光氧化還原催化新方法。
本文要點：
（1）在該方法中，研究者通過替換羅丹明內核的原子開發了生物正交活化的光催化劑（PC-Tz）。引入的1,2,4,5-四嗪能夠淬滅其光催化性能，并可與位于線粒體的反式環辛烯（TCO）發生胞內反電子需求的Diels?Alder（iEDDA）反應，以實現光催化性能的恢復。研究發現，該反應會導致煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH）發生顯著的光催化氧化，進而可在癌細胞乏氧條件下有效地操控線粒體電子傳遞鏈（ETC）。
（2）實驗結果表明，PC-Tz可通過caspase-3/gasdermin E（GSDME）通路實現光催化焦亡性細胞死亡，進而能夠產生顯著的抗腫瘤效果，并導致腫瘤細胞中三磷酸腺苷（ATP）的減少。綜上所述，該研究首次實現了生物正交激活的光氧化還原催化，其能夠在特定的細胞器中對活性進行時空控制，并且不會破壞其它的天然生物過程。
Jungryun Kim. et al. Bioorthogonal Activation of Deep Red Photoredox Catalysis Inducing Pyroptosis. Journal of the American Chemical Society. 2024
DOI: 10.1021/jacs.4c13131
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c13131
