Oxidación estereoselectiva biocatalítica de los 2-Arilindoles

Área de la Ciencia:

• Biocatálisis
• Química orgánica
• Enzimología

Sus antecedentes:

• Las 3-hidroxiindoleninas son motivos estructurales cruciales en productos naturales y farmacéuticos.
• La síntesis química tradicional de 3-hidroxiindoleninas se enfrenta a desafíos como la sobreoxidación y las mezclas complejas de productos.
• Las reacciones enzimáticas ofrecen una alta selectividad para superar los obstáculos sintéticos y producir productos enriquecidos con enantio.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un método de oxidación biocatalítico asimétrico eficiente para la síntesis de 3-hidroxiindoleninas.
• Identificar y caracterizar nuevas enzimas capaces de la oxidación estereoselectiva del indole.
• Explorar la aplicación de las monooxigenasas dependientes de la flavina por ingeniería (FDMOs, por sus siglas en inglés) para acceder a valiosos andamios químicos.

Principales métodos:

• Biblioteca curada de monooxigenasas dependientes de flavina (FDMOs) desarrollada utilizando el espacio de secuencia ancestral, las redes de similitud de secuencia y el aprendizaje profundo.
• El análisis de la biblioteca FDMO para la detección de oxidación asimétrica de sustratos de 2-arilindole.
• Caracterización del alcance y la estereoselectividad del sustrato de la enzima identificada.
• Optimización de las condiciones de reacción para el rendimiento y la relación enantiomérica (er).

Principales resultados:

• Se identificó un FDMO no caracterizado previamente, llamado Champase, de *Coccidioides immitis*.
• Champase demostró una alta estereoselectividad en la oxidación de varios 2-arilindolos sustituidos a 3-hidroxiindoleninas.
• La enzima obtuvo rendimientos de moderados a excelentes y proporciones enantioméricas de hasta 95: 5.
• El estudio mostró la promiscuidad de la enzima a través de una gama de sustratos de indol.

Conclusiones:

• La oxidación biocatalítica asimétrica utilizando FDMOs de ingeniería, en particular Champase, proporciona una ruta efectiva para las 3-hidroxiindoleninas enriquecidas con enantio.
• La champasa representa un nuevo biocatalizador para la síntesis estereoselectiva de valiosos intermedios farmacéuticos.
• Este enfoque supera las limitaciones de la síntesis química tradicional, ofreciendo una alternativa más ecológica y más selectiva.