Evolução Direcionada e Mecanismo de Protonação Incomum de Enzimas de Acoplamento C–C Radicais de Piridoxal para a Síntese Fotobiocatalítica Enantiodivergente de Aminoácidos Não Canônicos

A biocatálise radical de piridoxal acionada por luz visível emergiu como uma nova estratégia para a síntese estereosseletiva de valiosos aminoácidos não canônicos de forma livre de grupos protetores. Em nosso acoplamento C-C desidroxilativo previamente desenvolvido, utilizando sintetases de triptofano dependentes de PLP engenheiradas, observou-se uma reversão incomum da α-estereoestrutura controlada por enzima e uma enantiosseletividade controlada por pH. Neste trabalho, por meio de fotobiocatálise de alto rendimento, evoluímos um conjunto de enzimas radicais PLP esterequimicamente complementares, permitindo a síntese de aminoácidos tanto l- quanto d- com controle enantiomérico aprimorado em uma ampla faixa de pH. Essas sintetases de aminoácidos l- e d- recentemente engenheiradas permitiram o uso de uma ampla gama de substratos organoboro, incluindo boronatos, trifluoroboronatos e ácidos borônicos, com excelente eficiência. Estudos mecanicistas revelaram uma atividade de PLP racemase inesperada com nossas variantes de enzima PLP anteriores. Esta atividade de racemase promíscua foi abolida em nossas sintetases de aminoácidos evoluídas, lançando luz sobre a origem do controle enantiomérico aprimorado. Investigações mecanicistas adicionais sugerem uma troca de doador de prótons para explicar a formação estereoinversiva de aminoácidos d-, destacando um mecanismo de estereoinversão incomum que é raro na enzimologia convencional de PLP de dois elétrons.