手性雜環(huán)化合物是許多天然產物和合成藥物的核心結構，與許多重要的生物活性和藥用功能密切相關。酰胺酶是一種重要的水解酶，通過氨的釋放催化伯酰胺轉化為羧酸。在大量的酰胺酶和含有酰胺酶的微生物中，有些已被開發(fā)用于中手性或前手性二胺的不對稱化催化。
盡管不對稱生物催化具有一定的優(yōu)點，酶的天然選擇性通常只產生手性產物的一個對映體。然而，由于一對相反的對映體可以具有不同的生物活性和功能，并且在生物和醫(yī)學應用中通常需要應用兩種對映體，因此對于這一點來說，不對稱生物催化具有局限性。
近期，中科院化學所報道了通過理性設計工程化酰胺酶，對內消旋O-雜環(huán)二甲酰胺化合物進行不對稱生物催化，用于高效合成兩種功能化環(huán)基序的對映體。
圖片來源：ACS Catal.
該研究以酰胺酶結構為導向，在通過分子對接所提出的酶底物結合模型的基礎上，通過理性設計對酰胺酶進行突變。
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通過理性設計出的10個突變體，便篩選出可實現酰胺酶對映選擇性的反轉和底物擴增。在溫和條件下可快速高產率的獲得產物的兩個對映體，其ee值可達到99.5%。
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此外，該工程化生物催化劑具有廣泛的底物混雜性，能以高效、優(yōu)良的對映選擇性擴展到N-雜環(huán)和碳環(huán)二甲酰胺。
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通過分子動力學模擬和量子力學/分子力學模擬，揭示了野生型和突變體酰胺酶的不對稱催化機理，該催化是通過底物環(huán)骨架的嵌套對活性位點和結合位點之間的微妙合作進行的。
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參考文獻：Reversal and Amplification of the Enantioselectivity of BiocatalyticDesymmetrization toward Meso Heterocyclic Dicarboxamides Enabled by RationalEngineering of Amidase
ACS Catal. 2021, 11, 6900?6907
原文作者：Yu-Fei Ao,* Hui-Juan Hu, Cheng-Xin Zhao, Peng Chen, Tingting Huang,Hui Chen,* Qi-Qiang Wang, De-Xian Wang, and Mei-Xiang Wang
