Mechanism‐Guided Engineering of ω‐Transaminase to Accelerate Reductive Amination of Ketones

化学 还原胺化 苯乙酮 胺化 位阻效应 异丙胺 饱和突变 对映体药物 立体化学 催化作用 动力学分辨率 组合化学 突变 有机化学 立体选择性 突变体 对映选择合成 生物化学 基因
作者
Sang‐Woo Han,Eul‐Soo Park,Joo‐Young Dong,Jong‐Shik Shin
出处
期刊:Advanced Synthesis & Catalysis [Wiley]
卷期号:357 (8): 1732-1740 被引量:57
标识
DOI:10.1002/adsc.201500211
摘要

Abstract Asymmetric reductive amination of ketones using ω‐transaminases (ω‐TAs) offers a promising alternative to the chemocatalytic synthesis of chiral amines. One fundamental challenge to the biocatalytic strategy is the very low enzyme activities for most ketones compared with native substrates (i.e., <1% relative to pyruvate). Here we have demonstrated that a single point mutation in the active site of the ( S )‐selective ω‐TA from Ochrobactrum anthropi could induce a remarkable acceleration of the amination reaction without any loss in stereoselectivity and enzyme stability. Molecular modeling of quinonoid intermediates, alanine scanning mutagenesis and kinetic analysis revealed that the W58 residue acted as a steric barrier to binding and catalytic turnover of ketone substrates. Removal of the steric strain by W58L substitution, which was selected by partial saturation mutagenesis, led to dramatic activity improvements for structurally diverse ketones (e.g., 340‐fold increase in k cat / K M for acetophenone). The W58L mutant afforded an efficient synthesis of enantiopure amines (i.e., >99% ee ) using isopropylamine as an amino donor. magnified image
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