Los químicos saltan al escenario terminoide con andamio enzimático enzimático

Un equipo de investigación dirigido por la Universidad de Rice ha introducido una estrategia innovadora que utiliza enzimas para convertir una estructura terpenoide en varias formas diferentes, racionalizar rutas sintéticas y redefinir el enfoque de la síntesis de productos naturales.

Durante décadas, los químicos orgánicos creían que cada andamio de productos naturales requiere una síntesis personalizada. Sin embargo, esta noción ha sido cuestionada por un estudio dirigido por Hans Renta, profesor asociado de química, y Publicado En Química de la naturaleza 16 de junio. El equipo de investigación desarrolló un método que convierte un solo compuesto, el escleroliuro en varios terpenoides estructuralmente diversos a través de la oxidación enzimática y la reorganización química.

"Pensamos," ¿Qué pasa si el paso enzimático solo puede ser más que un instrumento para un fin? ¿Qué pasa si puede desbloquear un nuevo mapa de espacio químico? "Renata dijo.

Este cambio en la mentalidad permitió a los investigadores pasar de un andamio único a varios, lo que aumentó en gran medida la eficiencia sintética.

Con un andamio, muchas maneras

Los investigadores comenzaron con esclerólido, que se deriva de las plantas de lactona sesquiterpena disponibles comercialmente y se usa tradicionalmente en la industria de fragancias. Este compuesto sirvió como base para una estrategia que combina cambios enzimáticos y químicos.

El equipo de investigación oxidó selectivamente el tercer átomo de carbono de la molécula utilizando enzimas citócromadas de ingenieros, que son grandes proteínas que contienen hem, que son necesarias para metabolizar los medicamentos y las sustancias extrañas. Este cambio previamente fue puramente a través de medios químicos, dijo Rinata.

Como resultado, el alcohol sirve como una plataforma versátil para modificaciones químicas adicionales. El enfoque se distingue por los métodos tradicionales centrados en el andamio, lo que permite cambios químicos en las moléculas a través de procesos no físicos. Esta flexibilidad permitió la creación de una nueva arquitectura molecular sin estrictamente después de las rutas biosínticas.

Utilizando esta estrategia de salto de andamio, el equipo de investigación sintetizó con éxito cuatro productos naturales de terpenoides diferentes: ácido mosterico B, cociliña B, (+)-ducina y doosin-1 (15), 8-Dyne. Cada producto tiene una estructura de carbono única obtenida del mismo intermedio de esclerólidos oxidados.

Reescribir el libro de jugadas de retosis

La estrategia de los investigadores también desafía los retros tradicionales, que generalmente abogan por un enfoque analógico para cada nuevo objetivo molecular. En cambio, este método sugiere un punto de entrada compartido con rutas de ramificación, mejora significativamente la eficiencia y la flexibilidad del diseño sintético.

"Ya no estamos comenzando con rasguños para cada andamio nuevo", dijo Renata. "Estamos aprovechando los cambios en enzimas competentes para alcanzar nuevas estructuras con más precisión en etapas bajas".

Al aumentar la selección y la respuesta de las enzimas citocromo, los investigadores tienen integrales las posibilidades de modificar moléculas complejas, lo que lleva a aplicaciones en química medicinal y desarrollo de fármacos.

Además, la capacidad de producir múltiples productos a partir de un precursor normal ahorra tiempo y costo para descubrir el enorme espacio químico de los compuestos bioactivos con mayor eficiencia, dijo Renata.

"Nuestro trabajo muestra cómo una sola oxidación enzimática puede servir como un nexus para la diversidad molecular", dijo. "Este es un concepto que piensa en la síntesis".

En este estudio, el estudiante graduado de arroz Junhong Yang y el ex asociado de Postdorle, Hinge Deng, así como Fuzuo Lee de la Universidad de Foodon y Shanghai Jiao, fueron coautores de Jiaan Li de la Universidad de Tong.