Evolución dirigida de las enzimas de hierro no hemo para acceder a la azidación C ((sp³)

Área de la Ciencia:

• Biocatálisis y ingeniería enzimática
• Síntesis orgánica y catálisis
• Química de las metaloproteínas

Sus antecedentes:

• Las enzimas de hierro no hemo son catalizadores versátiles que se encuentran en la naturaleza.
• Las transformaciones abiológicas, como la azidación C ((sp3) -H, son sintéticamente valiosas pero desafiantes.
• Los mecanismos de relevo radicales ofrecen estrategias poderosas para la síntesis orgánica compleja.

Objetivo del estudio:

• Para reprogramar las enzimas de hierro no hemo para una nueva reacción de azidación abiológica C ((sp3) -H.
• Para utilizar el relevo de radicales catalizados por hierro para una azidación biocatalítica eficiente.
• Desarrollar una plataforma de detección de alto rendimiento para la evolución de las enzimas.

Principales métodos:

• La reprogramación de las enzimas de hierro no hemo.
• Mecanismo de relevo de radicales catalizados por hierro que incluye radicales amidil y intermedios Fe (III) -N3.
• Plataforma de cribado de alto rendimiento que utiliza la química de clic para la evolución de las enzimas.

Principales resultados:

• Catálisis exitosa de una reacción de azidación abiológica C ((sp3) -H.
• Las variantes de enzimas optimizadas lograron hasta 10.600 pérdidas totales.
• Se obtuvo un alto exceso enantiomérico (hasta el 93%) para los productos de azidación.

Conclusiones:

• Demostró la viabilidad de la reprogramación de enzimas de hierro no hemo para las transformaciones abiológicas.
• Destacó el potencial del relé de radicales catalizados por hierro en el biocatálisis.
• Se prevén aplicaciones más amplias de metalloenzimas diseñadas para nuevas reacciones sintéticas.