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对醇脱氢酶立体识别二芳基酮的“极性门”揭示了反向对映选择性的结构机理

已有 4362 次阅读 2019-12-21 11:06 |系统分类:论文交流

Structural Insight into Enantioselective Inversion of an Alcohol Dehydrogenase Reveals a “Polar Gate” in Stereorecognition of Diaryl Ketones

对醇脱氢酶立体识别二芳基酮的极性门揭示了反向对映选择性的结构机理

来源:JACS

IF14.6

摘要:二芳基酮是合成药物的重要组成部分,但由于其两个庞大的芳族侧链的位阻较大,通常难于还原。来自多孢克鲁维酵母Kluyveromyces polyspora)的酒精脱氢酶(Kp ADH)具有很高的二芳基酮底物(4-氯苯基)(吡啶-2-基)酮(CPMK)转化率,且R构型的对映体选择性为82ee。为了改造Kp ADH的立体选择性文章提出了一种极性扫描策略,其中鉴定了底物结合袋内部和入口处的六个关键残基。迭代组合诱变后,获得变体Mu-R2Mu-S5具有增强的(99.2eeR)和反向的(97.8eeS)立体选择性。对Kp ADH野生型和两个突变体与NADPH结合的晶体结构进行分析,以阐明反向对映选择性的机理。基于MD模拟,Mu-R2-CPMK ProRMu-S5-CPMK ProS在反应前状态的形成上更有利底物的立体选择。有趣的是,在Mu-S5的底物结合口袋的入口处,发现了由四个残基(N136V161C237G214)的α-碳形成的四边形平面。该平面充当底物的极性门。由于氯苯基和吡啶取代基之间的电荷特性差异,当CPMK穿过Mu-S5中的极性门时,CPMKS构型方向将被定义,而野生型中的相似平面被多个芳香族残基阻止。本文结果为将ADH立体选择二芳基酮的工程化铺平了道路,并为立体选择性转化的机理提供了结构上的剖析。

 






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