Angew：通过重塑结合位点使腈水解酶催化的二腈不对称水解反应发生手性翻转。

先知报道

2020-11-06

腈水解酶催化的前手性二腈的不对称水解是一种有吸引力的合成手性氰基羧酸——一种用于合成制药工业中重要的γ-氨基酸的前体——的方法。然而，已经测试过的腈水解酶在催化3-烷基或芳基取代的戊二腈时主要生成(S)-构象的氰基羧酸。有鉴于此，中国科学院天津工业生物技术研究所的朱敦明等研究人员，通过重塑结合位点使腈水解酶催化的二腈不对称水解反应发生手性翻转。

本文要点

1）通过采用“镜像”策略，即对底物结合口袋进行对称性分析，研究人员在来自集胞藻PCC6803的腈水解酶中，发现了两个关键的影响3-异丁基戊二腈水解手性选择性的氨基酸残基，即W170和V198。

2）将这两个氨基酸残基互换导致手性选择性发生翻转（由S, 90% ee变为R, 47% ee）。通过常规的点饱和突变和组合突变，研究人员进一步重塑了底物结合口袋，获得了具有更高活性和手性选择性（R, 99% ee）的突变体E8。

3）该突变型的酶被用于制备光学纯的(R)-3-异丁基-4-氰基丁酸，并在一系列3-取代的戊二腈水解反应中表现出类似的手性选择性翻转。

本研究为翻转腈水解酶及其他酶催化含两个相同反应基团的前手性底物的不对称反应的光学选择性提供了一个通用的策略，在不对称合成中这种策略是急需的。

参考文献：

Shanshan Yu, et al. Inverting the enantiopreference of nitrilase‐catalyzed desymmetric hydrolysis of prochiral dinitriles by reshaping the binding pocket with a “mirror‐image” strategy. Angewandte Chemie, 2020.

DOI：10.1002/anie.202012243

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202012243