【Nat. Catal.】醯基轉移酶催化三聯體Ser/Cys突變合成硫酯和叔醯胺

2021-02-28 WeeChem微觀化

由於新的高通量篩選技術和蛋白質工程,用於合成化學的酶工具箱在過去的幾年裡急劇擴大。目前,酶反應可用於製備化學,並使新的簡單、溫和及高產的方法成為可能。然而,該工具箱中明顯缺少一些關鍵反應,特別是在產率和生物催化劑可用性方面,例如硫酯和叔胺製備的概念已被報導,但目前還沒有適合製備的生物催化方法。

   近期,英國諾丁漢大學的Francesca Paradisi課題組和義大利米蘭大學的Francesco Molinari課題組合作,報導了一種醯基轉移酶突變體用來合成硫酯和叔醯胺。前期工作中,他們報導了一種來源於Mycobacterium smegmatis的醯基轉移酶MsAcT,能夠在水中高效地催化酯和醯胺的形成。

圖片來源:Nat. Catal.

 

      MsAcT與SGNH超家族絲氨酸水解酶具有相同的催化三聯體Ser-His-Asp,而在GDSL-樣家族中,包括了MsAcT和一些脂肪酶和肽酶等水解酶,這些酶的絲氨酸和組氨酸催化位點都是嚴格保守的。在典型的醯基轉移酶機制中,催化三聯體與醯基形成醯基酶中間體acyl-O-Ser-enzyme,再被親核試劑進攻發生醯基轉移。然而,該研究作者認為水解酶中常見的另一種催化三聯體Cys-His-Asp與醯基形成的醯基酶中間體acyl-O-Cys-enzyme更有利於親核試劑進攻。

圖片來源:Nat. Catal.

 

於是,作者將MsAcT的催化三聯體突變成Cys-His-Asp獲得突變體S11C。與野生型MsAcT相比,該突變體具有寬廣的底物譜。不論是對不同的硫醇醯基化,還是利用不同的醯基供體,都能以較高的產率獲得不同的硫酯。

圖片來源:Nat. Catal.

 

MsAcT催化不同的二級胺N-醯基化形成季醯胺。

圖片來源:Nat. Catal.

 

參考文獻:A strategic Ser/Cys exchange in the catalytic triad unlocks anacyltransferase-mediated synthesis of thioesters and tertiary amides

Nat. Catal.

DOI:10.1038/s41929-020-00539-0

原文作者:Martina L. Contente, David Roura Padrosa,Francesco Molinari* and Francesca Paradisi*

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