ACS催化:微生物代谢途径中的拜尔分析

来源：植物保护研究所2022-03-22 12:54

近日，中国农业科学院植物保护研究所植物病害生物防治创新团队联合德国马普煤炭研究所、中国科学院等单位，发表了题为《生物催化拜耳？维利热反应：揭示区域选择性的来源

近日，中国农业科学院植物保护研究所植物病害生物防治创新团队联合德国马普煤炭研究所、中国科学院等单位，发表了题为《生物催化拜耳？Viller reactions:研究论文“揭示一个突变体在每一个进化阶段的区域选择性的来源，废弃短暂的手性中间体”。本文分析了微生物代谢途径中Baeyer-Villiger单加氧酶区域选择性决定的机理。

Baeyer-Villiger单加氧酶广泛参与微生物代谢产物和天然产物的合成和降解。通过酶定向转化获得性能优良的突变体，可以提高目标代谢产物的产量或改变目标代谢产物的结构以提高其活性，是创制微生物代谢产物农药的重要技术手段之一。我们团队在早期通过定向转化的方法成功逆转了Baeyer-Villiger单加氧酶TmCHMO对链酮底物的区域选择性(J. AM .化学。SOC。2018,140,10464-10472).然而，决定区域选择性逆转的调控机制仍不清楚。

本文分析了Baeyer-Villiger单加氧酶TmCHMO控制链酮底物4-苯基-2-丁酮区域选择性的机理。首先，作者构建了最佳突变株LGY3-D-E1中四个点突变的所有突变组合，并测定了这些突变株催化4-苯基-2-丁酮单加氧反应的区域选择性。随后，系统分析了不同突变位点之间的协同和拮抗作用，选择了一条有利路径进行深入分析。通过研究该途径中突变体的晶体学，成功解析了单个突变体L437T的晶体结构。在此基础上，用量子化学计算方法对最佳路径中野生酶和4种突变酶的反应路径和选择性进行了计算和模拟。通过分析不同产物对应的过渡态结构，准确地分析了区域选择性的反转机理。特别地，发现定向进化路径中的不同突变会影响Criegee过渡态的三维构型，进而影响反应的区域选择性。该成果为Baeyer-Villiger单加氧酶的进一步改进和应用奠定了基础，促进了其在微生物代谢产物农药研究中的应用，具有重要的理论意义和应用价值。(100yiyao.com)

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