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摘要
生物催化的主要目標(biāo)之一是擴展有機化學(xué)家可利用的酶促反應(yīng)工具箱。本文?；D(zhuǎn)移酶催化三聯(lián)體S11C突變擴展了其合成能力，能夠有效催化硫酯和叔酰胺的合成。 使用乙烯基酯作為?；瘎?，以不同的硫醇和仲胺作為合成砌塊進行了制備規(guī)模（250 mM）的生物轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化率極高，并已成功應(yīng)用于乙酰輔酶A及其類似物的合成。
02 內(nèi)容 硫酯在酰基轉(zhuǎn)移反應(yīng)中作為重要的反應(yīng)供體，酰胺鍵是許多藥物的關(guān)鍵官能團，目前尚無合適的硫代酯和叔酰胺生物催化合成方法。MsAcT（來源于恥垢分枝桿菌）與SGNH絲氨酸水解酶超家族具有共同的特征，其中包括催化三聯(lián)體（Ser-His-Asp），該三聯(lián)體在進化上十分保守。在典型的?；D(zhuǎn)移酶機理中，催化三聯(lián)體促使形成?；钢虚g體（acyl-O-Ser-enzyme），該中間體對于親核試劑反應(yīng)性較弱。將催化氨基酸絲氨酸突變?yōu)榘腚装彼釋a(chǎn)生更具反應(yīng)性的acyl-S-Cys-enzyme，不僅有助于通過Cys-S-消除，而且可以通過氧陰離子穴中的氫鍵來實現(xiàn)。但是，這種絲氨酸水解酶催化三聯(lián)體中的Ser / Cys交換大大降低水解其活性。本文作者將酰基轉(zhuǎn)移酶的催化氨基酸Ser突變?yōu)?/span>Cys以擴大其在水性介質(zhì)中的合成能力。 S11C突變體表現(xiàn)出對巰基以及仲胺更寬泛的底物范圍。以一種綠色的方式合成硫酯和叔酰胺，例如可以合成乙酰輔酶A（乙酰輔酶A）及其類似物。 硫酯的合成。使用2-苯基乙硫醇（1a）作為模式底物，通過探查S11C MsAcT底物范圍進一步建立了由S11C MsAcT催化的硫酯合成（表1）。 與野生型不同，S11C MsAcT不接受乙酸乙酯作為?；w，因為它未充分活化。用兩種選定的硫醇（1a和1b）進一步研究了對不同乙烯基酯供體的反應(yīng)性（表2）。 輔酶A類似物N-乙酰半胱胺（HS-NA , 1o）可用來合成輔酶A硫酯（圖1）。 通過計算研究深入了解乙酰輔酶A及其模擬物的結(jié)合，當(dāng)硫酯羰基氧在距Cys11的催化距離處指向氧陰離子孔時，乙酰輔酶A顯示出最佳分數(shù)（圖2）。 為研究輔酶A向活性位點的轉(zhuǎn)運以及乙酰輔酶A沿相反方向的出口，使用CaverDock軟件計算底物在其到達活性腔的路徑中的能量分布（圖3）以及在相反方向上的產(chǎn)物。CoA傾向于腺嘌呤首先進入活性腔，從而最終觀察到結(jié)構(gòu)的翻轉(zhuǎn)。 叔酰胺的合成。使用乙酸乙烯酯作為供體測試了一系列仲胺和環(huán)胺（250mM）（表3），證明了S11C MsAcT的多功能性。 MsAcT S11C的立體選擇性。野生型 MsAcT對選定的底物僅表現(xiàn)出中等的對映選擇性。因此，使用乙酸乙烯酯作為供體，使用支鏈親核試劑（表4，1-7）和α-取代的環(huán)狀仲胺（表4，8-10）評估MsAcT S11C（表4）。 總而言之，本項研究打破了酶工程學(xué)的規(guī)則開發(fā)出一種新的化學(xué)反應(yīng)方法。為了改變酶的底物范圍，突變通常是涉及底物識別中的關(guān)鍵殘基，無論是通過合理的設(shè)計還是通過定向進化，始終保持催化殘基不變。本文酰基轉(zhuǎn)移酶催化三聯(lián)體S11C突變能夠轉(zhuǎn)化野生型無法接受的底物類型并用來合成叔酰胺和硫酯，可以在溫和的條件下合成具有挑戰(zhàn)性的分子（如乙酰輔酶A）實現(xiàn)大規(guī)模轉(zhuǎn)化，最終實現(xiàn)模擬細胞代謝。
來源：遇見生物
