Extended substrate range of thiamine diphosphate-dependent MenD enzyme by coupling of two C–C-bonding reactions
Extended substrate range of thiamine diphosphate-dependent MenD enzyme by coupling of two C–C-bonding reactions
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通过耦合两个 CâC 键合反应扩展二磷酸硫胺素依赖性 MenD 酶的底物范围
DOI：
10.1007/s00253-018-9259-z
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发表时间：
2018
影响因子：
5
通讯作者：
Sprenger GA
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Schapfl M;Baier S;Fries A;Ferlaino S;Waltzer S;Müller M;Sprenger GA
醛缩酶或二磷酸硫胺素 (ThDP) 依赖性酶催化的碳化反应在生物催化领域众所周知，可实现对映选择性链延长反应。丙酮酸依赖性醛缩酶（2-氧代-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸醛缩酶 [EDA]）在与亲电子试剂乙醛酸反应时引入手性中心，传递 (4S)-4-羟基-2-氧代戊二酸 [(S)-HOG] 的 (S)-对映体。 ThDP 依赖性酶 MenD（2-琥珀酰-5-烯醇-丙酮酰-6-羟基-3-环己烯-1-羧酸合酶（SEPHCC 合酶））通过活化琥珀酰半醛 (ThDP) 的 Stetter 样 1,4- 或安息香缩合 1,2- 加成反应，与 Michael 受体化合物形成分子间 C-C 键，从而获得高度功能化的物质2-酮戊二酸脱羧形成的加合物）。 MenD 催化反应的特点是高化学选择性和区域选择性。在这里，我们报道了由 EDA 原位形成的 (S)-HOG，在与 2,3-反式-CHD（2,3-反式-二羟基环己二烯羧酸酯）和丙烯酸的 1,4-加成反应中作为 MenD 的新供体底物。同样，(S)-HOG 在与芳香族（苯甲醛）和脂肪族（己醛）的 1,2-加成中充当供体。两个后续 C-C 键形成（EDA 醛缩酶和 ThDP 依赖性碳连接酶，MenD）的酶级联产生两个新的立体中心。
Carboligations catalyzed by aldolases or thiamine diphosphate (ThDP)-dependent enzymes are well-known in biocatalysis to deliver enantioselective chain elongation reactions. A pyruvate-dependent aldolase (2-oxo-3-deoxy-6-phosphogluconate aldolase [EDA]) introduces a chiral center when reacting with the electrophile, glyoxylic acid, delivering the (S)-enantiomer of (4S)-4-hydroxy-2-oxoglutarate [(S)-HOG]. The ThDP-dependent enzyme MenD (2-succinyl-5-enol-pyruvyl-6-hydroxy-3-cyclohexene-1-carboxylate synthase (SEPHCHC synthase)) enables access to highly functionalized substances by forming intermolecular C–C bonds with Michael acceptor compounds by a Stetter-like 1,4- or a benzoin-condensation 1,2-addition of activated succinyl semialdehyde (ThDP adduct formed by decarboxylation of 2-oxoglutarate). MenD-catalyzed reactions are characterized by high chemo- and regioselectivity. Here, we report (S)-HOG, in situ formed by EDA, to serve as new donor substrate for MenD in 1,4-addition reactions with 2,3-trans-CHD (2,3-trans-dihydroxy-cyclohexadiene carboxylate) and acrylic acid. Likewise, (S)-HOG serves as donor in 1,2-additions with aromatic (benzaldehyde) and aliphatic (hexanal) aldehydes. This enzyme cascade of two subsequent C–C bond formations (EDA aldolase and a ThDP-dependent carboligase, MenD) generates two new stereocenters.
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