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                                                                  倪晔教授团队揭示醇脱氢酶立体选择性识别双芳基酮的催化机制

                                                                  编辑:凤凰平台自助注册官网    发布日期: 2018-10-24   来源:生工学院   文:周婕妤、倪晔aaaa;审核:饶志明、黄壮霞

                                                                   光学纯的双芳基醇是一类重要的手性砌块化合物aaaa,可通过不对称还原其酮底物而获得aaaa。双芳基酮化合物具有两个大位阻的芳基侧链aaa,通常被称为难还原酮类aaaa。近日aaaa,凤凰平台自助注册官网倪晔教授团队采用极性扫描策略(polarity scanning)aaaaa,获得立体选择性显著提高和反转的醇脱氢酶突变株aaaaa,并通过蛋白质晶体结构解析和分子动力学模拟aaa,提出了醇脱氢酶KpADH在立体选择性识别并催化双芳基酮底物时的极性门机制aaaaa。研究成果以Structural Insight into Enantioselective Inversion of an Alcohol Dehydrogenase Reveals a “Polar Gate” in Stereorecognition of Diaryl Ketones为题于924日发表于美国化学学会期刊Journal of the American Chemical SocietyJACS, 2018, 140: 12645–12654)aaaa。

                                                                  针对底物具有两个大位阻芳环的特点aaa,提出了极性扫描策略(polarity scanning)aaa,分别使用天冬酰胺Asn和缬氨酸Val作为极性和非极性筛子aaaaa,获得立体选择性显著提高的突变株Mu-R299.2% eeaaaa,R)和立体选择性翻转的突变株Mu-S597.8% eeaaaa,S)aaa。为研究酶催化的立体选择性识别机制aaaa,对野生型KpADH及两个突变体进行蛋白质结晶和晶体结构解析aaa。根据醇脱氢酶的反应机制及过渡态分析aaaa,选择距离参数d (O14CPMK-H9Y164) ≤3.4 Å d (C7CPMK-H4NPH) ≤4.5 Å衡量突变体与底物可否形成预反应状态aaaaa,结果表明Mu-R2-CPMKProRMu-S5-CPMKProS更易达到预反应状态aaaa。约束条件下的动力学模拟结果显示aaa,对于突变体Mu-S5aaa,其底物结合口袋入口处突变位点N136aaa,V161aaa,C237G214α-碳原子可形成类平面的极性门aaa。由于底物潜手性碳两侧氯苯环和吡啶环的带电差异aaaa,在催化过程中底物的方向在其穿过极性门时即被决定aaaa。对于野生型KpADHaaa,类似的平面被周围芳香族氨基酸残基的侧链阻挡aaa,从而使底物在接近催化中心时无法保持单一方向aaaaa。研究采用极性扫描筛选策略对醇脱氢酶的立体选择性进行改造aaaa,基于蛋白结构解析和分子动力学计算提出了醇脱氢酶立体选择性识别并催化双芳基酮底物中的极性门机制aaaa。


                                                                   


                                                                  1 醇脱氢酶KpADH立体选择性还原双芳基酮底物的催化机制解析

                                                                  AWT-CPMKProRaaaaa;(BMu-S5-CPMKProS

                                                                  江南大学博士生周婕妤为论文的第一作者aaaaa,中科院上海有机所周佳海研究员为共同通讯作者aaa。该工作在晶体结构解析和计算模拟方面得到了江南大学饶义剑教授和上海交通大学赵一雷教授的大力帮助aaaaa。研究工作得到了国家轻工技术与工程一流学科自主课题(LITE2018-07)aaaaa,国家自然科学基金(21776112aaa;21506073)aaaaa,江苏省杰出青年基金(BK20150003)等项目资助aaaaa。

                                                                  论文链接:https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/jacs.8b08640

                                                                   

                                                                  (凤凰平台自助注册官网/文:周婕妤、倪晔aaaa;审核:饶志明、黄壮霞)