酵素C−H結合の酸素化において,グループ制御された地域選択性を誘導する
Solymar Negretti1, Alison R H Narayan, Karoline C Chiou
1Department of Medicinal Chemistry, §Life Sciences Institute, ⊥Department of Chemistry, and ∥Department of Microbiology & Immunology, University of Michigan , Ann Arbor, Michigan 48109, United States.
酵素ヒドロキスライゼーションの地域選択性は,基板工学によって調節することができます. 自然なアンカリンググループを合成グループに置き換えると,P450モノオキシゲナーゼPikCD50N-RhFREDが変化する.
科学分野:
- バイオカタリシス バイオカタリシス
- 有機化学 オーガニック・ケミストリー
- 酵素学 酵素学とは
背景:
- サイトクロームP450単酸化酵素 (P450s) は,天然製品の生物合成と薬物の代謝に不可欠な酵素である.
- P450 PikCD50N-RhFRED酵素は,その天然基板YC-17上のデソサミン糖分を,アンカリングメカニズムによる地域選択的水酸化のために利用する.
- P450の地域選択性を理解し制御することは,合成化学と薬物開発に不可欠です.
研究 の 目的:
- PikCD50N-RhFREDによる地域選択的水酸化を誘導するデソサミンのアンカリング群の役割を調査する.
- 酵素C-H機能化の地域選択性を調節する方法として基板工学を探求する.
- 基板から容易に挿入・除去できる合成アンカリンググループを開発する.
主な方法:
- 基板工学:YC-17の天然のデソサミン分子を,様々な合成のN,N-ジメチラミノアンカリンググループに置き換える.
- 酵素分析:PikCD50N-RhFREDを用いて,設計されたYC-17アナログに対するヒドロキシル化の総回転数と地域選択性を決定する.
- 構造的および生化学的分析:アンカリング群の性質 (サイズ,ステレオ化学,剛性) と水酸化の結果を相関させる.
主要な成果:
- 合成アンカリンググループは,天然のデソサミンと同等またはそれ以上の酵素周回率を達成しました.
- 天然デソサミン群は,ヒドロキシル化レジオアイソマー (C-10/C-12) の1:1混合物を生成した.
- 合成アンカーは,C-10/C-12の水酸化比率を 20:1 (天然) から 1:4 (人工基板) に変化させ,地域選択性を大幅に変化させた.
結論:
- 固定群の大きさ,ステレオ化学,および硬さは,P450媒介ヒドロキシル化の地域選択性に決定的な影響を及ぼします.
- サブストラット工学は,バイオカタリシスの精密調整地域選択C-H機能化のためのタンパク質工学に効果的な代替案を提供します.
- このアプローチは,天然製品構造物の酵素性水酸化を制御するための多用途の戦略を提供します.
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