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锐谈「 Nat. Commun.:基于蒽酚还原酶的催化机制解析与构造改造兑现了单一手性复杂羟基环酮和β-卤代醇的高效合成

分类：新闻动态
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来源：
发布时间：2023-10-16 10:36
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锐谈「 Nat. Commun.:基于蒽酚还原酶的催化机制解析与构造改造兑现了单一手性复杂羟基环酮和β-卤代醇的高效合成

【概要描述】

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前手性酮的不对称还原，因而2,2-二取代-1,3-环二酮为材料对称化响应合成光学纯的2，2-二取代-3-羟基环酮是一项具有挑战性的工作。江南大高足物工程学院饶义剑讲授团队基于前期对贝第高林生物合成路径的分析，鉴定出一种可能催化还原包括大黄素在内的多种大位阻底物的蒽酚还原酶CbAR，并首次分析了CbAR和CbAR-大黄素复合物的晶体结构。

1、序列同源性分析

尾孢菌中挖掘到一种潜在的蒽酚还原酶CbAR，它与包孕17β-HSDcl在内的几种模范的蒽酚还原酶具有很高的序列同源性「图1b」。以1a为底物进行反响，结果说明2a的转化率为99%，ee>99%「图1a-c」。因17β-HSDcl不妨催化雌酮「1b」的还原，作者测试了CbAR是否能催化还原雌酮。如图1d所示，CbAR不妨1b及其类似物「1c，1d」转化为相应的雌二醇。因为2,2-二取代-3-羟基环酮是雌酮的一种合成砌块，是以CbAR具有催化前手性2，2-二取代1，3-环二酮天生相应手性醇的潜力。

2、CbAR和CbAR-大黄素复合物晶体结构的解析

CbAR单体的组织包孕9个α-螺旋和2组β-Sheet「β1-β7」「图2-1a」。单体组织比对结果表明，虽然CbAR和CbAR-大黄素复合物的Cα原子的rmsd为0.25，但aa209-216的loop地域显着不同「图2-1b」。这一地域在CbAR-大黄素复合物的组织中可见，而在CbAR组织中察看不到，表明该地域在底物鉴别和结合中起着关头效用「图2-1c」。晶体组织及体外实验表明，除了催化三联体「Ser151，Tyr165和Lys169」外，Asn152、His162, Tyr210, Pro212和Pro219在大黄素的底物鉴别、结合和稳固中起着关头效用「图2-2」。

3、CbAR的结构改造

CbAR可以适应区别的大位阻底物，但催化效率低，颠末基于布局的蛋白质工程改造，作者采取活性最高的CbAR-H162F突变体进行了底物边界的探索。结果表明H162F对于几种2，2-二取代-1，3-环二酮的底物有较好的转化率和极高的立体采取性「图3a-b」。，通过H162F-1e复合物的晶体布局揭示了H162F催化这类底物的分子机制「图3c-d」。