一种激活酶催化反应的二肽双功能小分子化合物及其应用制造技术

本发明专利技术涉及催化反应，具体的说是一种激活酶催化反应的二肽双功能小分子化合物及其应用。二肽双功能小分子化合物以C6为基础骨架分别连接催化基团和锚定基团，催化基团为咪唑，锚定基团为依次相连的两个氨基酸基团取代，即为Im

【技术实现步骤摘要】
一种激活酶催化反应的二肽双功能小分子化合物及其应用


[0001]本专利技术涉及催化反应，具体的说是一种激活酶催化反应的二肽双功能小分子化合物及其应用。

技术介绍

[0002]细胞色素P450酶(P450s)是参与药物代谢、外源性解毒和类固醇生物合成的血蛋白超家族。[1,
2]P450s被认为是有机合成、药物发现和生物修复的有前景的生物催化剂，因为它们具有多种催化氧化功能。
[3
‑
17]然而，在生物催化中应用P450的限制之一是大多数P450需要还原的烟酰胺辅因子NAD(P)H和复杂的电子传递伙伴(氧化还原伙伴)系统来激活分子氧以形成的活化物种。尽管过氧化物分流途径是避免消耗这些昂贵的辅助因子的替代方法，但该途径对于典型的P450效率低下。
[18,19]事实上，只有少数天然P450属于CYP152家族
[20
‑
22]考虑到过氧合酶作为实际生物催化剂的巨大潜力，
[23
‑
26]已经做出了许多努力来开发过氧化物驱动的P450系统。
[27
‑
31][0003]通过模仿天然过氧合酶和过氧化物酶的分子结构和催化机制，
[32,33]我们最近开发了一种独特的P450
‑
H2O2系统，该系统采用配备末端咪唑基的外源脂肪酰基氨基酸(称为双功能小分子，DFSM)激活P450BM3的过氧化物分流途径。典型的DFSM，如N
‑
咪唑基
‑
己酰基
‑
L
‑
苯丙氨酸(Im
‑
C6
‑
Phe)，被认为通过酰基氨基酸作为锚定基团与P450BM3结合，其咪唑基部分作为促进H2O2活化的酸
–
碱催化剂。
[34,41]该系统使用各种P450BM3变体来有效催化针对非天然底物的各种单氧化和氧化反应，例如苯乙烯环氧化、硫代苯甲醚磺化氧化、烷烃和芳香化合物的羟基化、芳香醚的去甲基化以及苯酚和芳香胺的单电子氧化。在这些反应中，发现催化活性和选择性取决于DFSM的存在。因此，我们推断DFSM促进的P450
‑
H2O2系统的催化能力可以通过微调DFSM的结构来进一步增强。
[0004]晶体学研究揭示了Im
‑
C6
‑
Phe与P450BM3的不寻常结合模式，这与先前报道的天然脂肪酸底物及其类似物的结合模式不同，即除了氢键外，存在明显的疏水相互作用DFSM和蛋白质之间的相互作用。
[42]末端羧基直接与Tyr51形成氢键，同时通过水介导的氢键网络与Arg47和Gln73相互作用
[43
‑
45]。值得注意的是，Im
‑
C6
‑
Phe的苄基部分埋在由Pro25、Val26、Leu29、Met185和Leu188组成的疏水口袋中，两种作用力相互作用把双功能小分子紧密的固定在酶上。
[0005]综上所述，蛋白质工程技术为开发过氧化氢依赖的P450酶变异体提供了支持，但对催化活性的提高有限，开发更加高效稳定的双功能小分子有十分重要的价值和前景。
[0006]1 D.Valikhani,J.M.Bolivar,J.N.Pelletier,ACS Catal.2021,11,9418
‑
9434.
[0007]2 S.A.Newmister,K.R.Srivastava,R.V.Espinoza,K.C.Haatveit,Y.Khatri,R.M.Martini,M.G
‑
Borras,L.M.Podust,K.N.Houk,D.H.Sherman,ACS Catal.2020,10,13445
‑
13454.
[0008]3 J.B.Y.H.Behrendorff,E.M.J.Gillam,Chem.Res.Toxicol.2017,30,453
‑
468.
[0009]4 Z.Wu,T.Lei,C.Shen,Z.Wang,D.Cao,T.Hou,J.Chem.Inf.Model.2019,59,4587
‑
4601.
[0010]5 V.Steck,J.N.Kolev,X.Ren,R.Fasan,J.Am.Chem.Soc.2020,142,10343
‑
10357.
[0011]6 C.K.Arya,S.Yadav,J.Fine,A.Casanal,G.Chopra,G.Ramanathan,K.R.Vinothkumar,R.Subramanian,Angew.Chem.,Int.Ed.2020,132,17109
‑
17114.
[0012]7 G.Mukherjee,J.K.Satpathy,U.K.Bagha,M.Q.E.Mubarak,C.V.Sastri,S.P.D.Visser,ACS Catal.2021,11,9761
‑
9797.
[0013]8 Y.Peng,C.Gao,Z.Zhang,S.Wu,J.Zhao,A.Li,ACS Catal.2022,12,2907
‑
2914.
[0014]9 D.Valikhani,J.M.Bolivar,J.N.Pelletier,ACS Catal.2021,11,9418
‑
9434.
[0015]10 R.V.Espinoza,K.C.Haatveit,S.W.Grossman,J.Tan,C.A.McGlade,Y.Khatri,S.A.Newmister,J.J.Schmidt,M.G.Borras,J.Montgomery,K.N.Houk,D.H.Sherman,ACS Catal.2021,11,8304
‑
8316.
[0016]11 J.M
ü
nch,P.P
ü
llmann,W.Zhang,M.J.Weissenborn,ACS Catal.2021,11,9168
‑
9203.
[0017]12 F.Li,H.Renata,J.Am.Chem.Soc.2021,143,18280
‑
18286.
[0018]13 D.C.Miller,R.G.Lal,L.A.Marchetti,F.H.Arnold,J.Am.Chem.Soc.2022,144,4739
‑
4745.
[0019]14 D.C.Miller,S.V.Athavale,F.H.Arnold,Nat.Catal.2022,1,18
–
23.
[0020]15 D.Nam,A.Tinoco,Z.Shen,R.D.Adukure本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激活酶催化反应的二肽双功能小分子化合物，双功能小分子含催化基团和锚定基团，其特征在于：二肽双功能小分子化合物以C6为基础骨架分别连接催化基团和锚定基团，催化基团为咪唑，锚定基团为依次相连的两个氨基酸基团取代，即为Im
‑
C6
‑
Xaa
‑
Yaa。2.按权利要求1所述的激活酶催化反应的二肽双功能小分子化合物，其特征在于：所述基础骨架(C6)为Im
‑
C6
‑
。3.按权利要求1所述的激活酶催化反应的二肽双功能小分子化合物，其特征在于：所述二肽双功能小分子表示为Im
‑
C6
‑
Xaa
‑
Yaa，其中，Xaa为Gly，Ala，Val，Leu，Ile，Pro，Phe，Tyr或Trp；Yaa为Val，Leu，Ile，Pro，Phe，Tyr或Trp。4.按权利要求3所述的激活酶催化反应的二肽双功能小分子化合物，其特征在于：所述二肽双功能小分子表示为Im
‑
C6
‑
Xaa
‑
Phe时，Xaa:Xaa:所述二肽双功能小分子表示为Im
‑
C6
‑
Phe
‑
Yaa时，Yaa:所述二肽双功能小分子表示为Im
‑
C6
‑
Xaa
‑
Trp时，Xaa:Xaa:
所述二肽双功能小分子表示为Im
‑
C6
...

【专利技术属性】
技术研发人员：丛志奇，秦相全，姜谊平，
申请(专利权)人：中国科学院青岛生物能源与过程研究所，
类型：发明
国别省市：