Evolvierte aliphatische Halogenasen ermöglichen die regiokomplementäre C‐H‐Funktionalisierung einer hochwertigen Chemikalie. (18th November 2019) - Hayashi, Takahiro; Ligibel, Mathieu; Sager, Emine; Voss, Moritz; Hunziker, Jürg; Schroer, Kirsten; Snajdrova, Radka; Buller, Rebecca
Abstract: Nicht‐Häm‐Eisen(II)‐Halogenasen sind wertvolle Biokatalysatoren für die stereo‐ und enantioselektive Halogenierung von nicht‐aktivierten sp 3 ‐Kohlenstoffatomen. Das Substratspektrum dieser Enzyme ist jedoch eng auf natürliche Substrate beschränkt. Hier haben wir die Halogenase WelO5* zur Chlorierung eines pharmazeutisch interessanten Martinellin‐Fragments verändert. Durch Evolution konnten wir eine Halogenase entwickeln, die eine mehr als 290‐fach höhere katalytische Produktivität und 400‐fach höhere scheinbare Wechselzahl (app. k cat ) als der Wildtyp aufweist. Wir konnten Schlüsselpositionen im aktiven Zentrum identifizieren, die die Derivatisierung unterschiedlicher Positionen im Substrat erlauben. Wir liefern das erste Beispiel für das Engineering von Nicht‐Häm‐Eisen(II)‐Halogenasen zur Erweiterung des Substratspektrums über die nativen Indolalkaloide hinaus. Die Evolvierbarkeit von WelO5* unterstreicht den Nutzen dieser Enzymfamilie für die Halogenierung von komplexen Chemikalien. Abstract : Über natürliche Substrate hinaus : Ein Biokatalysator wurde für die selektive Halogenierung einer hochwertigen Chemikalie evolviert. Die gerichtete Evolution der Nicht‐Häm‐Eisen(II)‐Halogenase WelO5* führte zu einer Variante mit einer bis zu 400‐fach höheren scheinbaren Wechselzahl (app. k cat ) und einer 290‐fachen höheren TON als das Wildtyp‐Enzym mit zugleich hoher Stereo‐ und Regioselektivität (>99 %).