A Rational Active-Site Redesign Converts a Decarboxylase into a C═C Hydratase: “Tethered Acetate” Supports Enantioselective Hydration of 4-Hydroxystyrenes

化学 活动站点 立体化学 对映选择合成 亲核细胞 电泳剂 辅因子 羧酸盐 立体选择性 碳酸氢盐 定向进化 催化作用 组合化学 有机化学 生物化学 突变体 基因
作者
Stefan E. Payer,Hannah Pollak,Silvia M. Glueck,Kurt Faber
出处
期刊:ACS Catalysis [American Chemical Society]
卷期号:8 (3): 2438-2442 被引量:24
标识
DOI:10.1021/acscatal.7b04293
摘要

The promiscuous regio- and stereoselective hydration of 4-hydroxystyrenes catalyzed by ferulic acid decarboxylase from Enterobacter sp. (FDC_Es) depends on bicarbonate bound in the active site, which serves as a proton relay activating a water molecule for nucleophilic attack on a quinone methide electrophile. This "cofactor" is crucial for achieving improved conversions and high stereoselectivities for (S)-configured benzylic alcohol products. Similar effects were observed with simple aliphatic carboxylic acids as additives. A rational redesign of the active site by replacing the bicarbonate or acetate "cofactor" with a newly introduced side-chain carboxylate from an adjacent amino acid yielded mutants that efficiently acted as C=C hydratases. A single-point mutation of valine 46 to glutamate or aspartate improved the hydration activity by 40% and boosted the stereoselectivity 39-fold in the absence of bicarbonate or acetate.

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