Hydrogen-Bond-Assisted Catalysis: Hydroxylation of Paclitaxel by Human CYP2C8

化学 羟基化 催化作用 紫杉醇 氢键 有机化学 组合化学 立体化学 分子 化疗 医学 外科
作者
Dongxiao Yue,Elvis Wang Hei Ng,Hajime Hirao
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
标识
DOI:10.1021/jacs.4c07937
摘要

Paclitaxel (PTX, or Taxol), a chemotherapeutic agent widely employed in the treatment of various cancers, undergoes metabolic transformations through the cytochrome P450 enzymes CYP3A4 and CYP2C8. CYP3A4 catalyzes the aromatic hydroxylation reaction of PTX, whereas CYP2C8 demonstrates a distinct reactivity pattern, producing 6α-hydroxypaclitaxel via alkane hydroxylation. Despite the significant impact of PTX metabolism on its anticancer efficacy, the detailed mechanisms underlying these transformations have remained largely unclear. In this study, we employed hybrid quantum mechanics and molecular mechanics (QM/MM) calculations to elucidate the mechanism of PTX metabolism by human CYP2C8. Our QM/MM results reveal that the hydroxylation of PTX by CYP2C8 follows an atypical rebound mechanism. Either of the two hydrogen atoms at the C6 position of PTX can be abstracted, leading to a common radical intermediate. Although the subsequent rebound barrier is unusually high, stereochemical scrambling is unlikely, as the rebound barrier for the formation of the 6α-hydroxylated PTX─the actual product─is significantly lower than that for the 6β-hydroxylated metabolite. Thus, product selectivity is determined by the non-rate-determining rebound step. Furthermore, the hydroxyl group at the C7 position of PTX plays a catalytic role by facilitating the hydrogen abstraction and rebound steps. Our study also confirms a pronounced stability of the transition state in the high-spin sextet spin state, enabled by the enzyme's specific substrate positioning.
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
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

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
1111111111111发布了新的文献求助10
刚刚
1秒前
1秒前
4秒前
4秒前
5秒前
5秒前
5秒前
王思木完成签到,获得积分10
6秒前
lcy1847发布了新的文献求助10
6秒前
loudly完成签到,获得积分10
7秒前
xiaosu发布了新的文献求助30
7秒前
哈哈完成签到,获得积分10
8秒前
科研人才完成签到 ,获得积分20
9秒前
Akim应助小王采纳,获得10
10秒前
11秒前
11秒前
SWUTZJ发布了新的文献求助10
11秒前
安平发布了新的文献求助10
12秒前
wwwwwwwwwwa完成签到,获得积分10
12秒前
哈哈发布了新的文献求助10
12秒前
12秒前
橘子发布了新的文献求助10
15秒前
小蘑菇应助shin0324采纳,获得10
15秒前
周星星完成签到,获得积分10
15秒前
16秒前
老张完成签到 ,获得积分10
18秒前
就知道关注了科研通微信公众号
18秒前
ll完成签到,获得积分10
19秒前
20秒前
高高发布了新的文献求助30
20秒前
英俊的铭应助lcy1847采纳,获得10
20秒前
ziyiziyi完成签到,获得积分10
21秒前
酷波er应助海豚音521033采纳,获得10
21秒前
乐乐应助沉默的谷秋采纳,获得10
23秒前
天真不乐完成签到,获得积分10
23秒前
ziyiziyi发布了新的文献求助10
24秒前
林言发布了新的文献求助10
24秒前
小崔发布了新的文献求助10
25秒前
顺利觅松完成签到,获得积分10
26秒前
高分求助中
Sustainability in ’Tides Chemistry 2000
Sustainability in ’Tides Chemistry 1500
Studien zur Ideengeschichte der Gesetzgebung 1000
The ACS Guide to Scholarly Communication 1000
TM 5-855-1(Fundamentals of protective design for conventional weapons) 1000
Handbook of the Mammals of the World – Volume 3: Primates 805
Ethnicities: Media, Health, and Coping 800
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 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 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3071903
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2725788
关于积分的说明 7491264
捐赠科研通 2373147
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1258476
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 610277
版权声明 596944