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(zhuǎn)移酶及其類似物可獲得具有化學(xué)，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(zhuǎn)移酶（halide methyltransferase, HMT）可以由SAH和甲基碘合成SAM。作者定向進(jìn)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(zhuǎn)化率分別為90%, 50%, 70%），以產(chǎn)生相應(yīng)的SAM衍生物。 V140T-AtHMT與O-甲基轉(zhuǎn)移酶（IeOMT或COMT）級聯(lián)用于一鍋法反應(yīng)，實現(xiàn)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?qū)崿F(xiàn)多樣化的烷基化反應(yīng)，不僅可以拓展生物催化烷基化的工業(yè)應(yīng)用，而且對于發(fā)現(xiàn)具有雜泛性的甲基轉(zhuǎn)移酶至關(guān)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(zhuǎn)移酶由SAH和甲基碘酶法合成SAM（Nature Catalysis 2.8 (2019): 696-701.）。作者認(rèn)為與許多MT一樣，某些HMT也具有雜泛性。
作者表達(dá)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(jié)合位點(diǎn)的殘基進(jìn)行飽和突變（圖1）。
通過構(gòu)建的超靈敏碘化物測定法對碘離子進(jìn)行檢測（圖2）?；钚宰罡叩?/span>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(xué)參數(shù)如表1所示。
V140T突變體催化乙基，丙基和烯丙基碘的轉(zhuǎn)化率分別為90％，50％和70％（圖3a）。然而，考慮到原子經(jīng)濟(jì)性差和SAH的高成本，使用化學(xué)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(yīng)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(zhuǎn)移酶的雜泛性可以迅速擴(kuò)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(chǎn)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(yīng)中的應(yīng)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(xué)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
