通過生物催化方法利用依賴于S-腺苷蛋氨酸（S-adenosyl L-methionine, SAM）的甲基轉移酶及其類似物可獲得具有化學，區(qū)域和立體選擇性的烷基化化合物。本文揭示來自嗜熱嗜酸桿菌的鹵代甲基轉移酶（halide methyltransferase, HMT）可以由SAH和甲基碘合成SAM。作者定向進化擬南芥中的HMT，基于碘化物測定法鑒定出V140T突變體，該突變體還可以接受乙基，丙基和烯丙基碘（15 mg SAH 轉化率分別為90%, 50%, 70%），以產生相應的SAM衍生物。 V140T-AtHMT與O-甲基轉移酶（IeOMT或COMT）級聯(lián)用于一鍋法反應，實現木犀草素的區(qū)域選擇性乙基化和3,4-二羥基苯甲醛的烯丙基化。
SAM衍生物能夠實現多樣化的烷基化反應，不僅可以拓展生物催化烷基化的工業(yè)應用，而且對于發(fā)現具有雜泛性的甲基轉移酶至關重要。（詳見今天二條推送）Liao和 Seebeck最近報道使用嗜熱嗜酸桿菌（CtHMT）的鹵代甲基轉移酶由SAH和甲基碘酶法合成SAM（Nature Catalysis 2.8 (2019): 696-701.）。作者認為與許多MT一樣，某些HMT也具有雜泛性。
作者表達并純化了來源于嗜熱嗜酸桿菌（CtHMT）、擬南芥（AtHMT）和蘿卜（RsHMT）的HMT。之后選擇形成烷基結合位點的殘基進行飽和突變（圖1）。
通過構建的超靈敏碘化物測定法對碘離子進行檢測（圖2）。活性最高的V140T突變體對乙基碘的比活性是野生型AtHMT的五倍。AtHMT野生型及其V140T突變體動力學參數如表1所示。
V140T突變體催化乙基，丙基和烯丙基碘的轉化率分別為90％，50％和70％（圖3a）。然而，考慮到原子經濟性差和SAH的高成本，使用化學計量的烷基化劑成本較高。因此，作者將V140T AtHMT用于一鍋式生物催化烷基化級聯(lián)反應中，以催化量的SAH體外再生SAE（2），SAP（3）和SAA（4）（圖3b）。利用工程鹵化物甲基轉移酶的雜泛性可以迅速擴大生物催化烷基化的范圍。來自擬南芥的HMT使我們能夠從便宜且容易獲得的烷基碘生產三種SAM類似物。此外，作者證明了工程化的HMT在生物烷基化級聯(lián)反應中的應用。它可以催化40個以上的烷基化和SAH再生循環(huán)，從而允許SAH以催化量而不是化學計量量使用。
總之，探索自然存在的HMT的烷基取代雜泛性為未來研究提供了非常有希望的方向。
來源：遇見生物
