Harnessing the Structure and Dynamics of the Squalene‐Hopene Cyclase for (−)‐Ambroxide Production**

角鲨烯 环化酶 化学 催化作用 活动站点 酶 阳离子聚合 ATP合酶 立体化学 萜烯 基质(水族馆) 级联 动力学 组合化学 生物化学 有机化学 生物 色谱法 生态学 物理 量子力学
作者
Andreas Schneider,Christian Curado‐Carballada,Thomas B. Lystbæk,Sílvia Osuna,Bernhard Hauer
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:62 (22) 被引量:20
标识
DOI:10.1002/anie.202301607
摘要

Terpene cyclases offer enormous synthetic potential, given their unique ability to forge complex hydrocarbon scaffolds from achiral precursors within a single cationic rearrangement cascade. Harnessing their synthetic power, however, has proved to be challenging owing to their generally low catalytic performance. In this study, we unveiled the catalytic potential of the squalene-hopene cyclase (SHC) by harnessing its structure and dynamics. First, we synergistically tailored the active site and entrance tunnel of the enzyme to generate a 397-fold improved (-)-ambroxide synthase. Our computational investigations explain how the introduced mutations work in concert to improve substrate acquisition, flow, and chaperoning. Kinetics, however, showed terpene-induced inactivation of the membrane-bound SHC to be the major turnover limitation in vivo. Merging this insight with the improved and stereoselective catalysis of the enzyme, we applied a feeding strategy to exceed 105 total turnovers. We believe that our results may bridge the gap for broader application of SHCs in synthetic chemistry.
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