Construcción estereoselectiva de novo del ciclopropano por una aldolasa multifuncional de clase I

Área de la Ciencia:

• Química orgánica
• Biocatálisis
• Ingeniería de enzimas

Sus antecedentes:

• Los anillos de ciclopropano prevalecen en productos naturales y farmacéuticos.
• Los métodos sintéticos existentes para los ciclopropanos utilizan principalmente las transformaciones de alceno.
• Una construcción de nuevo de un solo catalizador del núcleo de ciclopropano sigue siendo un desafío sin resolver.

Objetivo del estudio:

• Para diseñar una sola enzima capaz de catalizar la síntesis de novo de andamios de ciclopropano.
• Desarrollar una nueva cascada biocatalítica para la formación de los tres enlaces carbono-carbono del ciclopropano.

Principales métodos:

• Ingeniería de proteínas de clase I piruvato aldolasa NahE.
• Utilizando NahE para catalizar una cascada de reacción de varios pasos: reacción de aldol, deshidratación, adición de Michael y sustitución intramolecular de tipo S_N2.
• Caracterización de las variantes de ingeniería para la síntesis de ciclopropano.

Principales resultados:

• Las variantes de NahE diseñadas catalizaron con éxito la formación de estructuras de ciclopropano.
• La enzima facilitó una reacción en cascada, creando tres estereocentros en un solo ciclo catalítico.
• Se sintetizaron treinta ciclopropanos aromáticos y alifáticos diversos con un alto rendimiento aislado (hasta el 84%) y una excelente estereoselectividad (> 20:1 dr, > 99% ee).

Conclusiones:

• La aldolasa piruvato de clase I NahE puede ser diseñada para realizar la síntesis de novo del ciclopropano.
• Este estudio presenta el primer ejemplo documentado de un solo catalizador que forja los tres enlaces C-C de un ciclopropano.
• La enzima diseñada proporciona una herramienta biocatalítica poderosa y estereoselectiva para acceder a valiosos compuestos de ciclopropano.