【ACS Catal.】立体互补深黄酶对C-C键异构化反应的不对称质子转移催化

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在自然界中，C-C键的酶促异构化依赖于多种蛋白质及其相应的不同机制而广泛存在。一部分酶通过不同催化残基的酸碱催化作用进行C-C键异构化，还有一部分酶是通过黄素的氢化物转移到活化的C=C键上引发的，呈现出常规的分子内氢化物转移，这类催化机制理论上只需要催化量的NAD(P)H。迄今为止已报道的黄素非依赖性深黄酶（OYEs）的天然和混杂催化活性都是由电子转移后还原的黄素引发的。



图片来源：ACS Catal.


然而，近期，University of Graz的Mélanie Hall课题组报道了一个罕见的例外，非活化C-C键的异构化被证明与两个非选择性酵母OYEs的氢化物无关。
在这项研究工作中，利用藻类和真菌来源的两个立体互补的OYE GsOYE和BfOYE4，通过不对称质子转移催化前手性模型底物γ-甲基β, γ-丁烯内酯的不对称异构化，分别对应生成γ-甲基α, β-丁烯内酯的（R）-和（S）-对映体，ee值高达99%。


图片来源：ACS Catal.


此外，通过晶体结构解析结合浸泡实验和定点突变对反应机理进行研究，结果表明，部分非保守的酪氨酸残基对（R）-和（S）-异构酶的活性和立体选择性起关键作用。



图片来源：ACS Catal.


这项研究为黄素蛋白在非还原催化中的潜力提供了独特的观点，并为在可能的立体异构类型的烯烃中寻找烯烃异构酶提供了线索。


参考文献：Asymmetric Proton Transfer Catalysis by Stereocomplementary Old Yellow Enzymes for C-C Bond Isomerization Reaction

ACS Catalysis 2022 12 (12), 7396

原文作者：Marina S. Robescu, Laura Cendron, Arianna Bacchin, Karla Wagner, Tamara Reiter, Ignacy Janicki, Kemal Merusic, Maximilian Illek, Matteo Aleotti, Elisabetta Bergantino, and Mélanie Hall*


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