Mechanism of Methyldehydrofosmidomycin Maturation: Use Olefination to Enable Chain Elongation

化学 羟基化 键裂 烷基 去甲基化 立体化学 烯烃纤维 延伸率 侧链 反应机理 组合化学 催化作用 有机化学 生物化学 DNA甲基化 冶金 材料科学 基因表达 极限抗拉强度 聚合物 基因
作者
Xiaojun Li,Shan Xue,Yisong Guo,Wei-chen Chang
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:144 (18): 8257-8266 被引量:4
标识
DOI:10.1021/jacs.2c01924
摘要

Utilization of mononuclear iron- and 2-oxoglutarate-dependent (Fe/2OG) enzymes to enable C-H bond functionalization is a widely used strategy to diversify the structural complexity of natural products. Besides those well-studied reactions including hydroxylation, epoxidation, and halogenation, in the biosynthetic pathway of dehydrofosmidomycin, an Fe/2OG enzyme is reported to catalyze desaturation, alkyl chain elongation, along with demethylation in which trimethyl-2-aminoethylphosphonate is converted into methyldehydrofosmidomycin. How this transformation takes place is largely unknown. Herein, we characterized the reactive species, revealed the structure of the reaction intermediate, and used mechanistic probes to investigate the reaction pathway and mechanism. These results led to the elucidation of a two-step process in which the first reaction employs a long-lived Fe(IV)-oxo species to trigger C═C bond installation. During the second reaction, the olefin installed in situ enables C-C bond formation that is accompanied with a C-N bond cleavage and hydroxylation to furnish the alkyl chain elongation and demethylation. This work expands the reaction repertoire of Fe/2OG enzymes by introducing a new pathway to the known C-C bond formation mechanisms utilized by metalloenzymes.

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