环化酶生物催化潜力的关键步骤中成功应用

环化酶生物催化潜力的关键步骤中成功应用

天然产物生物合成途径中含有许多能催化复杂分子快速组装的酶，一些酶可以催化形成具有多个立体中心的复杂结构（如手性饱和氧杂环，CSOH）（1a），从而可以简化合成这些复杂结构的路线，因此受到了广泛关注。本文报道的酶可以催化分子内氧杂加成反应（IMOMA）。体外实验表明，该酶具有较宽的底物耐受性，可以在多达四个立体中心的控制下实现手性四氢吡喃（THP）的动力学拆分。优化反应条件后，可以实现克级转化并获得制备量的手性THP。最后，通过该酶在含（-）-THP的化学酶促全合成的关键步骤中的成功应用，证明了其合成的实用性。

1. a) IMOMA 生产的 THP。b) IMOMA 生产的 THP 和其他 CSOH。C-2–C-6- 是。

据报道，在 、 和 的生物合成途径中存在IMOMA 催化环化酶，并且已鉴定出它们的生化功能。然而，迄今为止，尚未对IMOMA 环化酶的生物催化潜力进行深入研究。本文作者鉴定出一种双功能PKS，可催化脱水反应和IMOMA 反应，从6 到手性四氢吡喃 (THP) 9 (1)。体外实验表明，它可以催化天然前体替代分子 (6S,7R)-10 到 (2R,3R,6S,7R)-11 的立体特异性转化。

1. a) THP 在 . c) 体外对 . N-(SNAC) 酰基 (ACP) .

作者随后研究了的底物特异性。合成了一系列立体选择性前体衍生物（表1），并将这些化合物与纯化的共培养。结果表明，该酶具有松散的底物特异性，这可能与其来自模块化PKS有关。此外，研究过程中仅发现了具有2R，3R-/3R构型的产品，表明的立体选择性在底物范围内是保守的。

在对底物特异性有了全面了解后，研究人员利用X射线衍射晶体对前体库中的部分化合物进行了建模。在所有可接受底物的分子模型中，D215–7-OH之间的距离均在1.9–3Å范围内。结果表明，分子建模可用于评估底物的接受性，为结构引导的定向进化奠定基础。此外，作者将化合物41和10的立体异构体混合物共孵育（），发现只有(7R)-41能催化环化，而(7S)-41则不能，并且只有(6S,7R)-10和(6R,7R)-10能转化为顺式THP。无论竞争立体异构体的比例如何，所有反应中(6S,7R)-10的转化率均在80%以上。 (6S,7R)-11 是所有反应中形成的主要对映体，其中 (6S,7R)-11:(6R,7R)-11 的比例高达 90:10。

插入广告，点击图片进入招聘链接

为了实现手性THP构筑体的制备规模合成，作者优化了环化酶反应条件（），最终制备规模达到克级。此外，作者在多次无底物循环后，与(6S,7R)-10（）进行了反应。最终发现转化率与无底物预孵育次数无关，可以维持在较高水平。冻干或冻融对转化率也没有不利影响。

2. a) 到比例尺 ( 如表 3 右侧，条目 10 所示)。b) (6S,7R)-10 的 -free 。

(47) 是一种来自植物的含吡喃的天然产物，与 (7R)-44 的结构没有相似性，因此可用于证明其适用于一般的化学酶合成。结果表明，前体 (7R)-44 具有相当大的选择性。底物耐受性和立体选择性以及反应的可扩展性对这种对映选择性合成产生了积极影响，从而避免了立体选择性化学转化的需要。

2. 总计 (–)- 用于顺式-THP- 的关键步骤。

综上所述，该酶可催化分子内氧杂加成反应（IMOMA），酶对底物的耐受性广，在底物范围内立体选择性保守。这些特点可用于从外消旋前体混合物中拆分出具有多达四个不对称中心的手性THP，并可能为从DKR或DR到CSOH的多酶或混合催化体系的开发奠定基础。酶促环化反应规模的提高为大批量合成手性THP提供了途径。该酶已成功用于THP天然产物(–)-的对映选择性全合成。

编译：ZEJ

全文链接：

:4443/doi/10.1021/。

文章标题：

来自：，- 以克为单位