Flavin-dependent halogenases catalyze enantioselective olefin halocyclization.
Flavin-dependent halogenases catalyze enantioselective olefin halocyclization.
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DOI：
10.1038/s41467-021-23503-3
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发表时间：
2021-06-01
影响因子：
16.6
通讯作者：
Lewis JC
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Mondal D;Fisher BF;Jiang Y;Lewis JC
烯烃的卤环化反应是有机合成中一种强有力的成键工具，也是天然产物生物合成的关键步骤，但高对映选择性的催化卤环化反应仍然是一个具有挑战性的课题。因此，鉴定催化简单烯烃的对映选择性卤环化的合适的酶将具有重要的合成价值。黄素依赖性卤化酶（FDH）催化芳烃和烯醇（酸）底物的卤化。在此，我们发现，FDH工程催化位点选择性的芳香族卤化也催化非天然的烯烃的溴内酯化具有高的对映选择性和近天然的催化能力。高选择性卤环化是通过表征和减轻释放HOBr的FDH活性位点使用反应优化和蛋白质工程的组合。负责卤环酶活性的出现突变赋予的改进的结构起源进行了讨论。FDH催化活性的这种扩展预示着广泛的生物催化卤化反应的发展。烯烃的催化对映选择性卤环化反应是一种重要的成键手段，也是天然产物生物合成中的关键步骤，但迄今为止还没有简单非手性烯烃的酶促反应的报道。在这里，作者描述了工程黄素依赖性卤化酶的例子，催化烯烃的卤代内酯化具有高对映选择性和近天然催化活性。
Halocyclization of alkenes is a powerful bond-forming tool in synthetic organic chemistry and a key step in natural product biosynthesis, but catalyzing halocyclization with high enantioselectivity remains a challenging task. Identifying suitable enzymes that catalyze enantioselective halocyclization of simple olefins would therefore have significant synthetic value. Flavin-dependent halogenases (FDHs) catalyze halogenation of arene and enol(ate) substrates. Herein, we reveal that FDHs engineered to catalyze site-selective aromatic halogenation also catalyze non-native bromolactonization of olefins with high enantioselectivity and near-native catalytic proficiency. Highly selective halocyclization is achieved by characterizing and mitigating the release of HOBr from the FDH active site using a combination of reaction optimization and protein engineering. The structural origins of improvements imparted by mutations responsible for the emergence of halocyclase activity are discussed. This expansion of FDH catalytic activity presages the development of a wide range of biocatalytic halogenation reactions. Catalytic enantioselective halocyclization of alkenes is an important bond forming tool and a key step in natural product biosynthesis, but so far no examples of the enzymatic counterpart of this reaction on simple achiral olefins have been reported. Here, the authors describe examples of engineered flavin-dependent halogenases that catalyze halolactonization of olefins with high enantioselectivity and near-native catalytic activity.
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影响因子：
16.6
作者：
Flecks, Silvana;Patallo, Eugenio R.;Zhu, Xiaofeng;Ernyei, Aliz J.;Seifert, Gotthard;Schneider, Alexander;Dong, Changjiang;Naismith, Janies H.;van Pee, Karl-Heinz
通讯作者：
van Pee, Karl-Heinz
影响因子：
11.4
作者：
Sivey, John D.;Arey, J. Samuel;Roberts, A. Lynn
通讯作者：
Roberts, A. Lynn
烯烃的催化、不对称卤代官能化——一个批判的视角。
DOI：
10.1002/anie.201204347
发表时间：
2012-10-29
期刊：
Angewandte Chemie (International ed. in English)
影响因子：
--
作者：
Denmark SE;Kuester WE;Burk MT
通讯作者：
Burk MT
影响因子：
3.6
作者：
Denmark, Scott E.;Ryabchuk, Pavel;Burk, Matthew T.;Gilbert, Bradley B.
通讯作者：
Gilbert, Bradley B.
影响因子：
15
作者：
Bernhardt, Peter;Okino, Tatsufumi;Winter, Jaclyn M.;Miyanaga, Akimasa;Moore, Bradley S.
通讯作者：
Moore, Bradley S.