P450羟化酶的分子改造及其在烯丙位C-H键的不对称羟基化反应中的合成应用
批准号:
22061049
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
40.0 万元
负责人:
周晓建
依托单位:
学科分类:
仿生与绿色合成
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
周晓建
中文摘要
烯丙位C-H键的不对称羟基化反应是合成手性烯丙醇最直接的途径。如何获得高活性、高选择性的P450羟化酶,用于烯丙位C-H键的选择性氧化反应,实现结构多样性手性烯丙醇的精准合成仍是一个具有挑战性的工作。前期研究结果表明,我们获得了S-立体选择性的羟化酶P450DA。因此,本项目拟通过对羟化酶P450DA进行分子改造,基于已建立的高通量筛选方法,快速获得具有高活性、更高S-立体选择性和立体选择性反转的突变酶,用于立体选择性互补的手性烯丙醇的合成,并初步探索P450羟化酶活性位点与催化活性和立体选择性之间的关系。本项目研究将为手性烯丙醇的多样性和立体专一性合成提供一条高效、绿色的途径,对拓展P450酶的催化功能和应用具有重要意义。
英文摘要
Asymmetric hydroxylation of allylic C-H bond is the most direct method to synthesize chiral allylic alcohols. How to obtain highly active and selective P450 hydroxylase for the selective oxidation of allylic C-H bond for precise synthesis of chiral allylic alcohols is still a challenging task. In our previous work, the S-stereoselective hydroxylase P450DA was obtained. Therefore, this project is based on evolution of the obtained hydroxylase P450DA and high-throughput screening method established, to obtain highly active and stereoselective enzyme mutant, and to synthesize stereoselectivity complementary chiral allylic alcohols. In the end, this project is also aimed to explore the relationship between structure and function of P450 hydroxylase. This research will provide an efficient and green method for synthesis of the diversive chiral allylic alcohols, which is of great significance for the study of the catalytic function and application of P450 enzyme.
调控P450酶催化碳氢键羟化反应的区域和立体选择性,以及非活性烯烃环氧化反应的化学选择性合成手性醇和环氧类化合物具有重要意义。本项目主要完成以下研究工作:(1)基于P450DA-M3的蛋白晶体结构,结合结构导向的定向进化方法,获得能以高区域、化学和对映选择性控制卤代烃的苄位和烯丙位C–H键羟基化反应的P450DA突变体,合成对映选择性互补的手性γ-卤代醇和β-卤代烯丙醇产物,而且结合分子对接模型解释了羟基化反应立体选择性提高和翻转的分子机制。(2)通过对P450DA酶的结构进行改造,实现P450DA酶催化功能由活性碳氢键羟基化向非活性烯烃环氧化功能转变,解决非活性末端烯烃不对称环氧化立体选择性差的难题,并且实现烯烃环氧化的立体选择性互补。基于分子对接以及分子动力学模拟等计算,解释了P450酶催化碳氢键羟基化向非活性烯烃环氧化功能转变的分子机制。(3)实现P450酶催化炔丙位C-H键不对称羟基化反应,并且基于分子对接以及分子动力学模拟等计算,解释了P450tol羟化酶催化炔烃C-H键高区域和立体选择性的来源。本项目通过构建苄位、烯丙位和炔丙位C-H键羟基化和非活性烯烃环氧化催化功能的P450酶突变体,结合分子动力学模拟阐明催化机制,对手性醇类和环氧类药物中间体的绿色合成具有重要意义。
P450酶催化区域发散性碳氢键羟基化反应多样性合成轴手性联烯醇化合物
-
批准号:22561054
-
项目类别:地区科学基金项目
-
资助金额:32.00万元
-
批准年份:2025
-
负责人:周晓建
-
依托单位:
光酶催化烯烃不对称反马氏水合反应的设计与机制研究
-
批准号:32501120
-
项目类别:青年科学基金项目(C类)
-
资助金额:30.00万元
-
批准年份:2025
-
负责人:周晓建
-
依托单位:
国内基金
海外基金