Unlocking Asymmetric Michael Additions in an Archetypical Class I Aldolase by Directed Evolution
作者:Andreas Kunzendorf、Guangcai Xu、Jesse J. H. van der Velde、Henriëtte J. Rozeboom、Andy-Mark W. H. Thunnissen、Gerrit J. Poelarends
DOI:10.1021/acscatal.1c03911
日期:2021.11.5
redesign of 2-deoxy-d-ribose-5-phosphate aldolase (DERA) from Escherichia coli, an archetypical class I aldolase, to proficiently catalyze enantioselective Michael additions of nitromethane to α,β-unsaturated aldehydes to yield various pharmaceutically relevant chiral synthons. After 11 rounds of directed evolution, the redesigned DERA enzyme (DERA-MA) carried 12 amino-acid substitutions and had an impressive
I 类醛缩酶催化不对称醛醇加成反应,并在手性 β-羟基羰基化合物的生物催化合成中得到广泛应用。然而,这些强大的酶在其他 C-C 键形成反应中的应用尚未得到探索。因此,重新设计 I 类醛缩酶以扩展其催化能力以包括非天然碳糖化反应仍然是一个重大挑战。在此,我们报告了来自大肠杆菌的 2-脱氧-d-核糖-5-磷酸醛缩酶 (DERA) 的成功重新设计,它是一种典型的 I 类醛缩酶,能够有效催化硝基甲烷与 α,β-不饱和醛的对映选择性迈克尔加成,产生各种药学相关的手性合成子。经过11轮定向进化,重新设计的DERA酶(DERA-MA)携带12个氨基酸取代,与野生型酶相比,催化活性增强了190倍,令人印象深刻。 DERA-MA 对于这种非生物反应的高催化效率使其成为一种具有生物催化应用潜力的熟练“迈克尔酶”。晶体学分析为进化活动提供了结构背景。醛缩酶通过激活酶结合底物作为亲核试剂(基于烯胺的机制)自然发挥作用,而