Computational Modeling of the Enzymatic Achmatowicz Rearrangement by Heme-Dependent Chloroperoxidase: Reaction Mechanism, Enantiopreference, Regioselectivity, and Substrate Specificity

区域选择性 血红素 机制(生物学) 化学 基质(水族馆) 立体化学 底物特异性 反应机理 生物化学 组合化学 催化作用 生物 哲学 生态学 认识论
作者
Fuqiang Chen,Chenghua Zhang,Shiqing Zhang,Wuyuan Zhang,Hao Su,Xiang Sheng
出处
期刊:Journal of Chemical Information and Modeling [American Chemical Society]
标识
DOI:10.1021/acs.jcim.4c01658
摘要

The chloroperoxidase from Caldariomyces fumago (CfCPO) catalyzes the oxidative ring expansion of α-heterofunctionalized furans via the Achmatowicz rearrangement, providing an elegant tool to convert furan rings into complex-prefunctionalized scaffolds. However, the mechanism of this transformation remains unclear. Herein, the CfCPO-catalyzed reaction of rac-1-(2-furyl)ethanol (1a) is studied by quantum chemical calculations and molecular dynamics simulations. The calculations reveal that the conversion follows the general mechanism of the Achmatowicz reaction. Notably, the binding of 1a to the enzyme's active site influences the Compound I (Cpd I) formation, and the (R)-1a enantiomer binding results in a lower barrier compared to (S)-1a, explaining the observed (R)-enantiopreference toward a racemic substrate. Additionally, due to the weaker steric hindrance between the porphyrin ring and substrate, the nucleophilic attack of Cpd I on the furan core of 1a is preferred at the less-substituted C4=C5 bond, providing a rationale for the experimentally observed regioselectivity. Finally, the bottleneck residues in the substrate delivery channel and also the active site surroundings are proposed to be responsible for the substrate specificity of CfCPO. This study lays a theoretical foundation for the rational design of new CPOs that catalyze the Achmatowicz rearrangement with a broader substrate spectrum or specific stereopreference.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
baomingqiu完成签到 ,获得积分10
刚刚
2秒前
kanong完成签到,获得积分0
6秒前
Ann发布了新的文献求助10
6秒前
mz完成签到 ,获得积分10
12秒前
柔弱的不二完成签到,获得积分10
20秒前
丝丢皮得完成签到 ,获得积分10
27秒前
29秒前
31秒前
Sylvia完成签到 ,获得积分10
32秒前
852应助科研通管家采纳,获得10
38秒前
liu发布了新的文献求助10
39秒前
Star完成签到 ,获得积分10
43秒前
mengmenglv完成签到 ,获得积分0
44秒前
酷酷小子完成签到 ,获得积分10
44秒前
hanliulaixi完成签到 ,获得积分10
45秒前
阿李完成签到 ,获得积分10
46秒前
了0完成签到 ,获得积分10
50秒前
感性的神级完成签到,获得积分10
57秒前
桐桐应助我不是急性子采纳,获得10
58秒前
58秒前
zww完成签到,获得积分10
1分钟前
大个应助liu采纳,获得10
1分钟前
zhang完成签到 ,获得积分10
1分钟前
season完成签到,获得积分20
1分钟前
了0完成签到 ,获得积分10
1分钟前
呆呆鱼完成签到,获得积分10
1分钟前
高高的丹雪完成签到 ,获得积分10
1分钟前
清风完成签到 ,获得积分10
1分钟前
starwan完成签到 ,获得积分10
1分钟前
小章鱼完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
周运来完成签到,获得积分10
1分钟前
xiliyusheng完成签到 ,获得积分20
1分钟前
Ann发布了新的文献求助10
1分钟前
包容的忆灵完成签到 ,获得积分10
1分钟前
慕青应助Ann采纳,获得10
1分钟前
砳熠完成签到 ,获得积分10
2分钟前
swordshine完成签到,获得积分10
2分钟前
西瓜完成签到 ,获得积分10
2分钟前
高分求助中
(禁止应助)【重要!!请各位详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Qualitative Inquiry and Research Design: Choosing Among Five Approaches 5th Edition 2000
International Code of Nomenclature for algae, fungi, and plants (Madrid Code) (Regnum Vegetabile) 1500
Linear and Nonlinear Functional Analysis with Applications, Second Edition 1200
Stereoelectronic Effects 1000
Robot-supported joining of reinforcement textiles with one-sided sewing heads 860
SPSS for Windows Step by Step: A Simple Study Guide and Reference, 17.0 Update (10th Edition) 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4197908
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3733440
关于积分的说明 11755102
捐赠科研通 3406901
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1869406
邀请新用户注册赠送积分活动 925341
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 835846