研究人员探索了使用阳离子而不是氧加成来驱动反应的酶
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来自北卡罗莱纳州立大学和德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员定义了一种底物结合的2-氧戊二酸铁(Fe/2OG)酶的结构，以探索这些酶是否可以用于创造广泛的分子。他们探测了这种酶的活性位点，以确定它与不同底物结合的能力。此外，他们发现Fe/2OG酶可能利用阳离子(高活性物种)来驱动催化过程中的去饱和，而不是氧加成。这项工作可能会导致使用Fe/2OG酶制造大量有价值的分子。
Fe/2OG酶家族是天然存在的——它们存在于从细菌到植物和动物的一切物质中。因此，这些酶有可能被用作一种更环保、更有效的平台，用于制造具有抗生素特性的乙烯基异腈等分子。然而，人们对Fe/2OG酶产生这些分子的途径知之甚少。
“最终的目标是了解这个家族中的酶是如何产生特定分子的，这样我们就可以潜在地利用目前化学无法复制的自然过程，”北卡罗来纳州立大学化学副教授、描述这项工作的论文的共同通讯作者张伟琛(Wei-chen Chang)说。“所以我们研究了Fe/ 2g家族中的几种不同的酶，看看它们是如何使用相同的底物或它们结合的分子进行不同的转化的。”
通过关注酶如何与特定底物结合，研究人员可以确定酶可以使用哪些其他底物，这是一种比实验更有效的确定潜在反应和产物的方法。
研究小组重点研究了两种Fe/2OG酶——PvcB和PlsnB，并比较了它们的结构和产物。他们在这两种酶上都找到了结合位点，但在探索酶如何进行转化时，他们有了一个惊人的发现。
Chang说:“通常情况下，Fe/2OG酶催化或创造新产物的方式是这样的:酶与底物结合，来自分子氧(O2)的单个氧原子被引入底物，氧的添加驱动了反应。”“这个过程被称为羟基化。
“但对于这些酶来说，转化或反应不是由羟基化驱动的，而是由一种活性阳离子驱动的，它会引发随后的去饱和，在那里会引入新的化学键。”
研究的两种Fe/2OG酶(PIsnB和PvcB)利用基本不同的去饱和作用从同一底物生成不同的产物。
Chang说:“现在我们知道了这些酶是如何催化转化的，并找到了结合位点，我们有了确定它们在反应方面能做什么的基础。”“我们还可以推荐和预测用于获得目标产品的最佳基质。”
这项研究发表在自然通讯并获得了美国国立卫生研究院(GM127588, GM104896和GM125882)和晚安早期职业创新者奖的支持。张燕，德克萨斯大学奥斯汀分校化学系教授，共同通讯作者。北卡罗莱纳州立大学研究生Tzu-Yu Chen和德克萨斯大学奥斯汀分校研究生Wantae Kim是共同第一作者。
皮克-
编辑注意事项:下面是摘要。
乙烯基异腈和异氰酸酯形成过程中不同的去饱和途径的阐明
DOI：10.1038 / s41467 - 022 - 32870 - 4
作者: Wantae Kim，北卡罗来纳州立大学;陈子宇，查立德，Grace Zhou, Kristi Xing, Nicholas Koenig Canty，张燕，德克萨斯大学奥斯汀分校;张伟琛，北卡罗来纳州立大学
发表: 2022年9月12日自然通讯
文摘:
铁-和2-氧基戊二酸(Fe/2OG)依赖酶采用两种不同类型的去饱和来构建乙烯基异腈和异氰酸酯部分，这些部分存在于含异腈的天然产物中。底物结合蛋白结构揭示了影响去饱和的合理策略，并暗示了这些酶的底物混杂性。类似物被合成并用作机械探针来验证结构观测。与之前提出的通过羟化中间体进行不同，使用一种合理的碳正离子来触发C=C键的安装。这些Fe/2OG酶还可以容纳具有相反手性和不同官能团的类似物，包括异腈-(D)-酪氨酸、n -甲酰基酪氨酸和根孢酸，同时保持反应的选择性。
