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成都生物所首次發現天然(R)-苯乙烯單加氧酶
发表日期: 2021-01-29 作者: 刘艳 文章來源:
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 光學活性的(S)-(R)-環氧化物是不對稱合成中最重要的手性砌塊之一,環氧基團可以與不同的親核試劑反應,衍生出一系列含各種手性官能團的化合物, 因此其合成研究一直都是有機合成領域關注的熱點。其中,烯烴的不對稱環氧化是公認的最直接有效的途徑。然而,一直以來所報道的各種天然苯乙烯單加氧酶(SMO)的立體選擇性都非常單一,只能催化生成(S)-環氧苯乙烯及其類似物,從而削弱了SMO對合成化學家的吸引力,限制了其應用潛力的進一步拓展。 

 中國科學院成都生物研究所吴中柳研究团队在新酶挖掘中发现并报道了第一个 (R)-選擇性的SMOStStyA),該酶是一種來源于鏈黴菌(Streptomyces sp. NRRL S-31)基因組的黃素單加氧酶。該酶與已知SMO的蛋白質序列相似度低于35%能夠催化苯乙烯及其類似物獲得(R)-環氧化産物,ee91% ~ >99%。在此基礎上,該團隊進一步數據挖掘發現了一個新的(R)-SMO獨特分支,包括8個具有活性的新型(R)-SMOs,並對其中的三個酶:SeStyA(來源于Streptomyces exfoliatusAaStyA(來源于Amycolatopsis albispora)和PbStyA (來源于Pseudonocardiaceae)進行了較爲系統的研究。發現它們能夠催化苯乙烯及其類似物轉化爲相應(R)-環氧化合物,對大多數底物具有良好的立體選擇性,ee值最高達到99%以上。同時,研究發現AaStyA 酶的Phe46殘基是一個關鍵殘基,對立體選擇性起著重要作用。(R)-選擇性SMO的發現是單加氧酶研究領域的一個突破性成果,爲(R)-环氧苯乙烯和类似物的生物合成提供了新的方法,也为黄素单加氧酶立体選擇性机制等研究提供了新的线索。 

 該成果分別在Enzyme and Microbial TechnologyCatalysis Science & Technology發表兩篇文章 

                

   

  1. 新型SMO 催化的(R)-選擇性环氧化反应 

 以上研究得到國家自然基金(215722202170803822071237),中國科學院重点实验室基金(KLCAS-2018-1)等資助。 

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