2-keto-D-glucose

• 分子结构分类: 有机化合物 - 有机氧化合物
• 英文名称: 2-keto-D-glucose
• 英文别名: D-glucosone；2-dehydro-D-glucopyranose；(4S,5S,6R)-2,4,5-trihydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-3-one
• 化学式: C₆H₁₀O₆
• 分子量: 178.142
• InChiKey: FYWIDDXZIOQEQU-SVXWRWBYSA-N

计算性质

• 辛醇/水分配系数(LogP)：
  -2.2
• 重原子数：
  12
• 可旋转键数：
  1
• 环数：
  1.0
• sp3杂化的碳原子比例：
  0.83
• 拓扑面积：
  107
• 氢给体数：
  4
• 氢受体数：
  6

反应信息

• 作为反应物：
  描述：

  2-keto-D-glucose 在 sodium acetate 、 乙酸酐 、 sodium methylate 作用下， 以 N,N-二甲基甲酰胺 、 甲醇 为溶剂， 反应 24.0h， 以20%的产率得到曲酸
  参考文献：
  名称：

  将葡萄糖化学酶促三步转化为曲酸。

  摘要：

  曲酸是一种重要的生物分子，目前通过发酵生产，具有广泛的潜在应用。一条更快，更直接的化学路线可能为其大规模生产和在生物精炼厂中更广泛的利用打开大门。在这里，我们描述了一种有效的方法，该方法通过三步化学酶法路线，通过葡糖酮从d-葡萄糖制备曲酸。

  DOI：

  10.1039/c9cc07405h
• 作为产物：
  描述：

  D-葡萄糖 在 air 、 Tricholoma matsutake fruit body pyranose oxidase 、 三羟甲基氨基甲烷盐酸盐 作用下， 生成 2-keto-D-glucose
  参考文献：
  名称：

  Purification, Characterization, and Molecular Cloning of a Pyranose Oxidase from the Fruit Body of the Basidiomycete,Tricholoma matsutake

  摘要：

  从一种内生菌根真菌松口蘑中纯化得到一种新的H2O2生成吡喃糖氧化酶，该酶具有强烈的抗真菌蛋白活性。该蛋白在凝胶过滤中表现出250 kDa的分子质量，可能由四个相同的62 kDa亚基组成。该蛋白含有黄素部分，并在C-2位置氧化D-葡萄糖。由吡喃糖氧化酶反应产生的H2O2和D-葡糖酮具有抗真菌活性，表明这些化合物是其抗真菌特性的分子基础。D-葡萄糖的Vmax、Km和kcat分别为26.6 U/mg蛋白、1.28 mM和111/s。该酶在pH 7.5至8.0和50°C下活性最佳。其首选底物是D-葡萄糖，但1,5-脱水-D-山梨醇、L-山梨糖和D-木糖也能在中等程度上被氧化。该cDNA编码一个由564个氨基酸组成的蛋白质，与杂色革盖菌的吡喃糖氧化酶有35.1%的同源性。使用重组蛋白制备抗体。

  DOI：

  10.1271/bbb.67.2598

文献信息

• One‐Pot Bioconversion of <scp>l</scp> ‐Arabinose to <scp>l</scp> ‐Ribulose in an Enzymatic Cascade
  作者：Litavadee Chuaboon、Thanyaporn Wongnate、Pangrum Punthong、Cholpisit Kiattisewee、Narin Lawan、Chia‐Yi Hsu、Chun‐Hung Lin、Uwe T. Bornscheuer、Pimchai Chaiyen

  DOI：10.1002/anie.201814219

  日期：2019.2.18

  wild‐type P2O is specific for the oxidation of six‐carbon sugars, a pool of P2O variants was generated based on rational design to change the specificity of the enzyme towards the oxidation of l‐arabinose at the C2‐position. The variant T169G was identified as the best candidate, and this had an approximately 40‐fold higher rate constant for the flavin reduction (sugar oxidation) step, as compared to the wild‐type

  这项工作报告了一锅法式酶联反应级联反应，它利用吡喃糖2-氧化酶（P2O），木糖还原酶，甲酸脱氢酶和过氧化氢酶催化的四个反应将l-阿拉伯糖完全转化为l-核糖。由于野生型P2O对六碳糖的氧化具有特异性，因此在合理设计的基础上生成了一系列P2O变体，以改变酶对l氧化的特异性。C2位置的阿拉伯糖。T169G变体被认为是最佳候选者，与野生型酶相比，其黄素还原（糖氧化）步骤的速率常数高约40倍。使用量子力学/分子力学（QM / MM）分子动力学（MD）进行的计算表明，这种改进是由于l-阿拉伯糖在轴向C4-OH处的空间效应减少，从而缩短了两者之间的距离C2-H和黄素N5，促进氢化物转移并降低黄素含量。
• Identification of a Catalytic Base for Sugar Oxidation in the Pyranose 2-Oxidase Reaction
  作者：Thanyaporn Wongnate、Jeerus Sucharitakul、Pimchai Chaiyen

  DOI：10.1002/cbic.201100564

  日期：2011.11.25

  Abstract concept: Pyranose 2‐oxidase catalyzes the oxidation of aldopyranoses to form 2‐keto sugars and H2O2. By using site‐directed mutagenesis, transient kinetics, and pH‐dependence studies, the unprotonated form of a conserved residue (H548) was identified as a catalytic base to abstract the 2‐hydroxyl proton of D‐glucose, and thus to initiate hydride transfer from the substrate to the flavin.

  摘要概念：吡喃糖2-氧化酶催化醛糖吡喃糖氧化形成2-酮糖和H 2 O 2。通过定点诱变，瞬态动力学和pH依赖性研究，未质子化形式的保守残基（H548）被鉴定为催化D-葡萄糖的2羟基质子抽象的催化碱，从而引发了氢化物转移从底物到黄素。
• Kinetic Mechanism of Pyranose 2-Oxidase from <i>Trametes multicolor</i>
  作者：Methinee Prongjit、Jeerus Sucharitakul、Thanyaporn Wongnate、Dietmar Haltrich、Pimchai Chaiyen

  DOI：10.1021/bi802331r

  日期：2009.5.19

  (FAD) intermediate has been detected during the oxidative half-reaction. In this study, the reduction kinetics of P2O by d-glucose and 2-d-d-glucose at pH 7.0 was investigated using stopped-flow techniques. The results indicate that d-glucose binds to the enzyme with a two-step binding process; the first step is the initial complex formation, while the second step is the isomerization to form an active

  来自多色栓菌的吡喃糖 2-氧化酶 (P2O)是一种黄素蛋白氧化酶，可通过分子氧催化吡喃醛糖的氧化，产生相应的 2-酮醛糖和过氧化氢。P2O 是黄素蛋白氧化酶类中的第一种酶，在氧化半反应期间已检测到 C4a-氢过氧-黄素腺嘌呤二核苷酸 (FAD) 中间体。在这项研究中，使用停流技术研究了d-葡萄糖和 2- d - d-葡萄糖在 pH 7.0 下对P2O 的还原动力学。结果表明，d-葡萄糖通过两步结合过程与酶结合；第一步是初始复合物形成，而第二步是异构化以形成活性 Michaelis 复合物 (E-Fl ox :G)。有趣的是，复合物 (E-Fl ox :G) 在 395 nm 处显示出比氧化酶更大的吸光度，并且异构化过程显示出显着的逆同位素效应，这意味着d-葡萄糖的 C2-H 键在E-Fl ox :G 复合物比游离形式的多。大的正常初级同位素效应 ( k H / k D= 8.84) 在黄素还原步骤中检测到。pH
• The substrate oxidation mechanism of pyranose 2-oxidase and other related enzymes in the glucose-methanol-choline superfamily
  作者：Thanyaporn Wongnate、Pimchai Chaiyen

  DOI：10.1111/febs.12280

  日期：2013.7

  dehydrogenase, aryl‐alcohol oxidase, and pyridoxine 4‐oxidase. Other enzymes in the family that have been newly discovered or for which less information is available are also discussed. A large primary kinetic isotope effect was observed for the flavin reduction when 2‐d‐d‐glucose was used as a substrate, but no solvent kinetic isotope effect was detected for the flavin reduction step. The reaction

  葡萄糖-甲醇-胆碱（GMC）氧化还原酶超家族中的酶催化醇部分氧化为相应的醛。在这篇综述中，强调了对吡喃糖2-氧化酶（P2O）反应中糖氧化机理的当前理解，并将其与GMC系列中可获得结构和机理信息的其他酶（包括葡萄糖氧化酶，胆碱）进行了比较。氧化酶，胆固醇氧化酶，纤维二糖脱氢酶，芳基醇氧化酶和吡ido醇4氧化酶。还讨论了家族中其他新发现的酶或信息较少的酶。当以2-d-d葡萄糖为底物时，黄素的减少具有较大的主要动力学同位素效应，但在黄素还原步骤中未检测到溶剂动力学同位素效应。P2O的反应与氢化物转移机理一致，在氢化物转移机理中，在氢化物转移之前会逐步形成d-葡萄糖醇盐。P2O的定点诱变和pH依赖性研究表明，His548是促进d-葡萄糖中C2-OH去质子化的催化碱。这一发现与目前的芳基醇氧化酶，葡萄糖氧化酶，纤维二糖脱氢酶，甲醇氧化酶和吡ido醇4-氧化酶的机理模型相符，但与胆固醇氧化酶和胆碱氧化
• Proton-Coupled Electron Transfer and Adduct Configuration Are Important for C4a-Hydroperoxyflavin Formation and Stabilization in a Flavoenzyme
  作者：Thanyaporn Wongnate、Panida Surawatanawong、Surawit Visitsatthawong、Jeerus Sucharitakul、Nigel S. Scrutton、Pimchai Chaiyen

  DOI：10.1021/ja4088055

  日期：2014.1.8

  conserved residue, His548. In fact, proton transfer enhances the electron acceptor ability of dioxygen. The resulting ·OOH of the open-shell diradical pair is placed in an optimal position for the formation of C4a-hydroperoxyflavin. Furthermore, the C4a-hydroperoxyflavin is stabilized by the side chains of Thr169, His548, and Asn593 in a "face-on" configuration where it can undergo a unimolecular reaction

  确定黄素酶激活分子氧的机制仍然是黄素酶学中最具挑战性的问题之一，其基本理论基础尚不清楚。在这里，通过密度泛函计算、瞬态动力学和定点诱变研究了由吡喃糖 2-氧化酶 (P2O) 催化的还原黄素和分子氧的反应，P2O 是一种独特的黄素氧化酶 C4a-氢过氧黄素的形成。根据 1970 年代至 1980 年代的工作，目前对黄素酶中分子氧活化过程的理解被认为涉及电子从黄素转移到分子氧和随后的质子转移以形成 C4a-氢过氧黄素。我们的研究结果表明，P2O 反应的第一步是单电子转移和来自保守残基 His548 的质子转移。事实上，质子转移增强了分子氧的电子受体能力。所得的开壳双自由基对的·OOH被置于形成C4a-氢过氧黄素的最佳位置。此外，C4a-氢过氧黄素通过 Thr169、His548 和 Asn593 的侧链以“面对面”配置稳定，在这种配置中它可以进行单分子反应以生成 H2O2 和氧化的黄素。计算结果与在残基