9.2 Interpretation and Implications of FDHs' Performance in L2 Perception and Production ........................................................................................................................................................ 296
识别和工程黄素依赖性卤化酶用于选择性生物催化分析Jared C. Lewis*印第安纳大学化学系,印第安纳州布卢明顿,印第安纳州布卢明顿47405,美国焦点有机组织化合物被广泛用作基本块,中间体,药品,药物和农业属性的构成区块,以及其独特的化学性质。但是,安装卤素取代基经常需要功能化的起始材料和多步函数组互换。几类在自然界中进化的卤代酶可以实现不同类别的底物的卤素化;例如,富含电子芳香族化合物的位点选择性卤化是通过黄素依赖性卤代酶(FDHS)催化的。的机理研究表明,这些酶使用黄素还原酶(FRED)提供的FADH 2将O 2降低至与X-偶有氧化为HOX的水(X = Cl,BR,I)。该物种穿过酶内的隧道,进入FDH活性位点。在这里,据信它可以与活跃的位点赖氨酸近端与结合的底物结合,从而实现了通过分子识别赋予的选择性的亲电卤代化,而不是指导基团或强电子激活。FDH的独特选择性导致了几项早期的生物催化努力,制备卤素化很少见,而Hallmark催化剂控制的FDHS的选择性并未转化为非本地底物。FDH工程仅限于站点定向的诱变,从而导致位点选择性或底物偏好的适度变化。这些结果突出了FDH活动位点耐受不同底物拓扑的能力。为了解决这些局限性,我们优化了FDH REBH及其同源Fred Rebf的表达条件。然后,我们表明REBH可用于具有催化剂控制的选择性的非本地底物的卤化。我们报道了第一个示例,其中通过有向进化提高了FDH的稳定性,底物范围和位点选择性为合成有用的水平。X射线晶体结构的进化FDH和归还突变表明,整个REBH结构中的随机突变对于在不同的芳族底物上实现高水平的活性和选择性至关重要,并且这些数据与分子动力学模拟结合使用,以开发FDH选择性的预测模型。最后,我们使用全家基因组挖掘来鉴定一组具有新颖的底物范围和互补区域选择性的FDH集,对大型三维复杂化合物。我们进化和开采的FDH的多样性使我们能够在简单的芳族卤化之外追求合成应用。例如,我们确定FDHS催化涉及脱离对称性,肿瘤性卤素化和卤代基合理的对映选择性反应。我们最近对单个组件FDH/FRED AETF的研究进一步扩展了该实用程序。最初被AETF吸引到AETF时,因为它不需要单独的FRED,我们发现它会卤代卤代,这些基质不会有效地或其他FDHS有效地或根本没有卤化,并且为仅在繁殖后使用REBH变体而实现的反应提供了高的对映选择性。也许最值得注意的是,AETF催化位点选择性芳香族碘化和对映选择性碘醚化。一起,这些研究强调了FDH的起源