YfeX - A New Platform for Carbene Transferase Development with High Intrinsic Reactivity.
YfeX - A New Platform for Carbene Transferase Development with High Intrinsic Reactivity.
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DOI：
10.1002/chem.202201474
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发表时间：
2022-11-21
影响因子：
4.3
通讯作者：
Lehnert, Nicolai
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Alfaro, Victor Sosa;Waheed, Sodiq O.;Palomino, Hannah;Knorrscheidt, Anja;Weissenborn, Martin;Christov, Christo Z.;Lehnert, Nicolai
卡宾转移生物催化已从基础科学发展成为具有开发新工业过程巨大潜力的领域。在这项研究中，我们表明，YfeX，一种天然的过氧化物酶，由于其高内在反应性，特别是对于芳香族和脂肪族伯胺和仲胺的 NH 插入反应，具有开发新型卡宾转移酶的巨大潜力。 YfeX 对有机溶剂（甲醇和 DMSO）表现出高稳定性，大大提高了疏水底物的周转率。有趣的是，在苯乙烯环丙烷化反应中，WT YfeX 自然表现出高对映选择性，生成的反式产物对 (R,R) 对映体的选择性为 87%。 WT YfeX 还可以有效催化 Si−H 插入。使用 R232A 变体进一步探讨了活性位点的空间效应。量子力学/分子力学 (QM/MM) 计算揭示了 Si−H 插入机制的细节。 YfeX 和其他潜在的过氧化物酶是开发改进的卡宾转移酶的令人兴奋的新靶标。 YfeX是一种天然的过氧化物酶，在开发新型卡宾转移酶方面具有巨大潜力。 WT YfeX 可高产率催化 NH 插入（包括脂肪族胺和仲胺）、环丙烷化，以及最令人兴奋的二甲基苯基硅烷的 Si−H 插入。 QM/MM 计算揭示了不寻常的 Si−H 插入反应机制的细节。
Carbene transfer biocatalysis has evolved from basic science to an area with vast potential for the development of new industrial processes. In this study, we show that YfeX, naturally a peroxidase, has great potential for the development of new carbene transferases, due to its high intrinsic reactivity, especially for the N−H insertion reaction of aromatic and aliphatic primary and secondary amines. YfeX shows high stability against organic solvents (methanol and DMSO), greatly improving turnover of hydrophobic substrates. Interestingly, in styrene cyclopropanation, WT YfeX naturally shows high enantioselectivity, generating the trans product with 87 % selectivity for the (R,R) enantiomer. WT YfeX also catalyzes the Si−H insertion efficiently. Steric effects in the active site were further explored using the R232A variant. Quantum Mechanics/Molecular Mechanics (QM/MM) calculations reveal details on the mechanism of Si−H insertion. YfeX, and potentially other peroxidases, are exciting new targets for the development of improved carbene transferases. YfeX, naturally a peroxidase, has great potential for the development of new carbene transferases. WT YfeX catalyzes N−H insertion (including aliphatic and secondary amines) in high yield, cyclopropanation, and most excitingly, Si−H insertion of dimethylphenylsilane. QM/MM calculations reveal details of the mechanism of the unusual Si−H insertion reaction.
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