生物正交光调控技术为生命活动研究提供了精准工具，但传统光酶存在生物相容性不足、底物普适性差、亚细胞定位困难等核心挑战，难以在复杂生物体系中实现细胞器功能的精准时空调控，限制了其在生命科学与精准医疗领域的应用。

中科院上海有机所陈以昀研究员团队构建了仅12 kDa的微型光酶miniSOG可见光调控平台，成功实现活细胞内细胞器特异性的可见光精准时空调控，突破传统光调控技术背景干扰大、操作复杂和细胞功能扰动等瓶颈，并实现了“化学工具酶”向“生命调控器”的跨越。

研究团队经系统地筛选多种光敏蛋白，发现微型光酶miniSOG在蓝光激发产生超氧阴离子自由基（O₂^•-），高效驱动生物正交脱硼羟基化反应，并展现三大核心优势：1. 广谱底物兼容：可高效催化27类结构多样的硼酸酯“笼蔽”化合物去保护，涵盖荧光探针、抗癌前药、表观遗传调节剂等功能分子，产率高达95%；2. 亚细胞级精度：融合定位信号后可精准锚定线粒体或细胞核，反应空间扩散半径小于0.2 μm，实现靶向区域精准调控；3. 活体友好设计：细胞内稳定表达且无需外源添加催化剂，免洗条件下信噪比提升12倍，光毒性低，HeLa细胞存活率超94%。

基于上述优势，研究团队进一步将miniSOG应用于活细胞内细胞器特异性调控。基于线粒体靶向的mito-miniSOG在蓝光照射下定域释放解偶联剂2,4-二硝基苯酚（DNP），在5分钟内诱导线粒体膜电位下降约70%并保持超过94%细胞存活率（传统全身给药方式需25 μM DNP并导致约30%细胞死亡）；细胞核定位的NLS-miniSOG光催化激活METTL3激动剂6-甲基-3-哌啶羧酸甲酯（MPCM），时空尺度上调控细胞核内m⁶A甲基化水平上调1.2倍并增强自噬流。

该微型光酶平台将生物正交反应的精准可控性与酶的遗传编码特性结合，实现活细胞生命活动的高时空分辨光控，为基础生物学研究提供全新工具，为疾病机制研究与精准医疗提供新范式。该研究得到国家自然科学基金、中国科学院先导专项、中科院青年创新促进会及上海市科委等项目的资助。

Miniature Photoenzyme Enables Organelle-Specific Cellular Control via Deboronative Hydroxylation

Qiaoling Che, Ru He, Dr. Yixin Zhang, Haipeng Zhang, Kaixing Zeng, Prof. Yiyun Chen

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202515137