Systematic Evolution of Decoy Molecules for the Highly Efficient Hydroxylation of Benzene and Small Alkanes Catalyzed by Wild-Type Cytochrome P450BM3
Systematic Evolution of Decoy Molecules for the Highly Efficient Hydroxylation of Benzene and Small Alkanes Catalyzed by Wild-Type Cytochrome P450BM3
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野生型细胞色素 P450BM3 催化苯和小烷烃高效羟基化的诱饵分子的系统进化
DOI：
10.1021/acscatal.0c01951
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发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
12.9
通讯作者：
Osami Shoji
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Kai Yonemura;Shinya Ariyasu;Joshua Kyle Stanfield;Kazuto Suzuki;Hiroki Onoda;Chie Kasai;Hiroshi Sugimoto;Yuichiro Aiba;Yoshihito Watanabe;Osami Shoji
通过合理设计的筛选方法，成功地开发了高效的二肽诱饵分子，其刺激野生型细胞色素P450 BM 3直接羟基化苯。大量的合成和逐步筛选超过600个二肽衍生物进行有效的进化诱饵分子。N-（3-环戊基）丙酰基-1-哌啶基-1-苯丙氨酸（3CPPA-Pip-Phe）是本文发现的最有效的诱饵分子之一，在该分子存在下，苯羟基化的催化转换频率和总转换数分别达到405 min-1 P450 BM 3 - 1和54，500 P450 BM 3 -1。此外，在这项工作中开发的诱饵分子大大加速了其他非天然底物（如苯甲醚和甲苯）以及非芳香族化合物（如环己烷、丙烷和乙烷）的羟基化。N-庚酰基-1-哌啶基-1-苯丙氨酸（C7 AM-Pip-Phe）催化乙烷羟基化为乙醇的反应速率为82.7 min-1 P450 BM 3 -1。
Highly effective dipeptidic decoy molecules, which stimulate the direct hydroxylation of benzene by wild-type cytochrome P450BM3, were successfully developed through a rationally designed screening method. Extensive synthesis and step-wise screening of over 600 dipeptide derivatives were performed for the efficient evolution of decoy molecules. In the presence ofN-(3-cyclopentyl)propanoyl-l-pipecolyl-l-phenylalanine (3CPPA-Pip-Phe), one of the most effective decoy molecules discovered herein, the catalytic turnover frequency and total turnover number for benzene hydroxylation reached 405 min–1P450BM3–1and 54,500 P450BM3–1, respectively. Furthermore, the decoy molecules developed in this work drastically accelerated the hydroxylation of other non-native substrates, such as anisole and toluene, as well as nonaromatic compounds, such as cyclohexane, propane, and ethane. UsingN-enanthoyl-l-pipecolyl-l-phenylalanine (C7AM-Pip-Phe), the hydroxylation rate for ethane to ethanol reached 82.7 min–1P450BM3–1.
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