Name: enzymatic cascade reactions for the synthesis of chiral amino alcohols from l-lysine
Uploaded: 2018-02-16T12:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Enzymatic Cascade Reactions for the Synthesis of Chiral Amino Alcohols from L-lysine at JoVE.com

يشكر المؤلفون بيريت العين، كريستين Pellé، فيرونيك دي بيراردينيس لمناقشة مثمرة وسيرفين بيغي للدعم التقني.

1-إعداد إنزيم
<ol><li>ويعرب وتنقية البروتينات كما هو موضح سابقا26. ملاحظة: تم الحصول على البروتينات المؤتلف مع التركيزات النهائية التالية: αKAO من أسيديفيلا كاتينوليسبورا، معرف أونيبروتكب: C7QJ42 (KDO1)، 1.35 مغ/مل؛ ΑKAO من بينينسيس جيم، معرف أونيبروتكب: C7PLM6 (KDO2)، 2.29 مغ/مل؛ وحدات ...

<ol>
	<li>Nestl, B. M., Hammer, S. C., Nebel, B. A., Hauer, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+Generation+of+Biocatalysts+for+Organic+Synthesis.">New Generation of Biocatalysts for Organic Synthesis.</a> Ang. Chem. Int. Ed. 53 (12), 3070-3095 (2014).</li><li>Reetz, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biocatalysis+in+Organic+Chemistry+and+Biotechnology:+Past,+Present,+and+Future.">Biocatalysis in Organic Chemistry and Biotechnology: Past, Present, and Future.</a> J. Am. Chem. Soc. 135 (34), 12480-12496 (2013).</li><li>Turner, N. J., O'Reilly, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biocatalytic+retrosynthesis.">Biocatalytic retrosynthesis.</a> Nat. Chem. Biol. 9 (5), 285-288 (2013).</li><li>Oroz-Guinea, I., Garcia-Junceda, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enzyme+catalysed+tandem+reactions.">Enzyme catalysed tandem reactions.</a> Curr. Opin. Chem. Biol. 17 (2), 236-249 (2013).</li><li>Ricca, E., Brucher, B., Schrittwieser, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multi-Enzymatic+Cascade+Reactions:+Overview+and+Perspectives.">Multi-Enzymatic Cascade Reactions: Overview and Perspectives.</a> Adv. Syn. Catal. 353 (13), 2239-2262 (2011).</li><li>Ager, D. J., Prakash, I., Schaad, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=1,2-Amino+Alcohols+and+Their+Heterocyclic+Derivatives+as+Chiral+Auxiliaries+in+Asymmetric+Synthesis.">1,2-Amino Alcohols and Their Heterocyclic Derivatives as Chiral Auxiliaries in Asymmetric Synthesis.</a> Chem. Rev. 96 (2), 835-876 (1996).</li><li>Abiko, A., Masamune, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+improved,+convenient+procedure+for+reduction+of+amino+acids+to+aminoalcohols:+Use+of+NaBH4-H2SO4.">An improved, convenient procedure for reduction of amino acids to aminoalcohols: Use of NaBH4-H2SO4.</a> Tet. Lett. 33 (38), 5517-5518 (1992).</li><li>McKennon, M. J., Meyers, A. I., Drauz, K., Schwarm, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+convenient+reduction+of+amino+acids+and+their+derivatives.">A convenient reduction of amino acids and their derivatives.</a> J. Org. Chem. 58 (13), 3568-3571 (1993).</li><li>Singh, P., Samanta, K., Das, S. K., Panda, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Amino+acid+chirons:+a+tool+for+asymmetric+synthesis+of+heterocycles.">Amino acid chirons: a tool for asymmetric synthesis of heterocycles.</a> Org. Biomol. Chem. 12 (33), 6297-6339 (2014).</li><li>Colomer, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aminomethylhydroxylation+of+alkenes:+Exploitation+in+the+synthesis+of+scaffolds+for+small+molecule+libraries.">Aminomethylhydroxylation of alkenes: Exploitation in the synthesis of scaffolds for small molecule libraries.</a> Bioorg. Med. Chem. 23 (11), 2736-2740 (2015).</li><li>Steinreiber, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+of+Aromatic+1,2-Amino+Alcohols+Utilizing+a+Bienzymatic+Dynamic+Kinetic+Asymmetric+Transformation.">Synthesis of Aromatic 1,2-Amino Alcohols Utilizing a Bienzymatic Dynamic Kinetic Asymmetric Transformation.</a> Adv. Syn. Catal. 349 (8-9), 1379-1386 (2007).</li><li>Steinreiber, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Overcoming+Thermodynamic+and+Kinetic+Limitations+of+Aldolase-Catalyzed+Reactions+by+Applying+Multienzymatic+Dynamic+Kinetic+Asymmetric+Transformations.">Overcoming Thermodynamic and Kinetic Limitations of Aldolase-Catalyzed Reactions by Applying Multienzymatic Dynamic Kinetic Asymmetric Transformations.</a> Ang. Chem. Int. Ed. 46 (10), 1624-1626 (2007).</li><li>Kohls, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Selective+Access+to+All+Four+Diastereomers+of+a+1,3-Amino+Alcohol+by+Combination+of+a+Keto+Reductase-+and+an+Amine+Transaminase-Catalysed+Reaction.">Selective Access to All Four Diastereomers of a 1,3-Amino Alcohol by Combination of a Keto Reductase- and an Amine Transaminase-Catalysed Reaction.</a> Adv. Syn. Catal. 357 (8), 1808-1814 (2015).</li><li>Sehl, T., Maugeri, Z., Rother, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multi-step+synthesis+strategies+towards+1,2-amino+alcohols+with+special+emphasis+on+phenylpropanolamines.">Multi-step synthesis strategies towards 1,2-amino alcohols with special emphasis on phenylpropanolamines.</a> J. Mol. Cat. B: Enzymatic. 114, 65-71 (2015).</li><li>Martinez, S., Hausinger, R. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Catalytic+Mechanisms+of+Fe(II)-+and+2-Oxoglutarate-dependent+Oxygenases.">Catalytic Mechanisms of Fe(II)- and 2-Oxoglutarate-dependent Oxygenases.</a> J. Biol. Chem. 290 (34), 20702-20711 (2015).</li><li>Baud, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+of+Mono&#8208;and+Dihydroxylated+Amino+Acids+with+New+&#945;&#8208;Ketoglutarate&#8208;Dependent+Dioxygenases:+Biocatalytic+Oxidation+of+C-H+Bonds.">Synthesis of Mono&#8208;and Dihydroxylated Amino Acids with New &#945;&#8208;Ketoglutarate&#8208;Dependent Dioxygenases: Biocatalytic Oxidation of C-H Bonds.</a> ChemCatChem. , (2014).</li><li>Suzuki, H., Kurihara, S., Kusano, T., Suzuki, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ch.+4.">Ch. 4.</a> Polyamines. 4, 47-59 (2015).</li><li>Kind, S., Wittmann, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bio-based+production+of+the+platform+chemical+1,5-diaminopentane.">Bio-based production of the platform chemical 1,5-diaminopentane.</a> Appl. Microbiol. Biotechnol. 91 (5), 1287-1296 (2011).</li><li>Schneider, J., Wendisch, V. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biotechnological+production+of+polyamines+by+bacteria:+recent+achievements+and+future+perspectives.">Biotechnological production of polyamines by bacteria: recent achievements and future perspectives.</a> Appl. Microbiol. Biotechnol. 91 (1), 17-30 (2011).</li><li>Qian, Z. -. G., Xia, X. -. X., Lee, S. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metabolic+engineering+of+Escherichia+coli+for+the+production+of+cadaverine:+A+five+carbon+diamine.">Metabolic engineering of Escherichia coli for the production of cadaverine: A five carbon diamine.</a> Biotechnol. Bioeng. 108 (1), 93-103 (2011).</li><li>Shin, J. H., Lee, S. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metabolic+engineering+of+microorganisms+for+the+production+of+L-arginine+and+its+derivatives.">Metabolic engineering of microorganisms for the production of L-arginine and its derivatives.</a> Microb. Cell. Fact. 13, (2014).</li><li>Nguyen, A., Schneider, J., Reddy, G., Wendisch, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fermentative+Production+of+the+Diamine+Putrescine:+System+Metabolic+Engineering+of+Corynebacterium+Glutamicum.">Fermentative Production of the Diamine Putrescine: System Metabolic Engineering of Corynebacterium Glutamicum.</a> Metabolites. 5 (2), 211 (2015).</li><li>Kidron, H., Repo, S., Johnson, M. S., Salminen, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+Classification+of+Amino+Acid+Decarboxylases+from+the+Alanine+Racemase+Structural+Family+by+Phylogenetic+Studies.">Functional Classification of Amino Acid Decarboxylases from the Alanine Racemase Structural Family by Phylogenetic Studies.</a> Mol. Biol. Evol. 24 (1), 79-89 (2007).</li><li>Takatsuka, Y., Onoda, M., Sugiyama, T., Muramoto, K., Tomita, T., Kamio, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+Characteristics+of+Selenomonas+ruminantium+Lysine+Decarboxylase+Capable+of+Decarboxylating+Both+L-Lysine+and+L-Ornithine.">Novel Characteristics of Selenomonas ruminantium Lysine Decarboxylase Capable of Decarboxylating Both L-Lysine and L-Ornithine.</a> Biosci. Biotechnol. Biochem. 63 (6), 1063-1069 (1999).</li><li>Takatsuka, Y., Tomita, T., Kamio, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identification+of+the+Amino+Acid+Residues+Conferring+Substrate+Specificity+upon+Selenomonas+ruminantium+Lysine+Decarboxylase.">Identification of the Amino Acid Residues Conferring Substrate Specificity upon Selenomonas ruminantium Lysine Decarboxylase.</a> Biosci. Biotechnol. Biochem. 63 (10), 1843-1846 (1999).</li><li>Baud, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biocatalytic+Approaches+towards+the+Synthesis+of+Chiral+Amino+Alcohols+from+Lysine:+Cascade+Reactions+Combining+alpha-Keto+Acid+Oxygenase+Hydroxylation+with+Pyridoxal+Phosphate-+Dependent+Decarboxylation.">Biocatalytic Approaches towards the Synthesis of Chiral Amino Alcohols from Lysine: Cascade Reactions Combining alpha-Keto Acid Oxygenase Hydroxylation with Pyridoxal Phosphate- Dependent Decarboxylation.</a> Adv. Syn. Catal. 359 (9), 1563-1569 (2017).</li><li>Ilisz, I., Berkecz, R., Peter, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Application+of+chiral+derivatizing+agents+in+the+high-performance+liquid+chromatographic+separation+of+amino+acid+enantiomers:+a+review.">Application of chiral derivatizing agents in the high-performance liquid chromatographic separation of amino acid enantiomers: a review.</a> J. Pharm. Biomed. Anal. 47 (1), 1-15 (2008).</li><li>. Organic Chemistry. Nuclear Magnetic Resonance (NMR) Spectroscopy Available from: <a target="_blank" href="https://www.jove.com/science-education/5680/nuclear-magnetic-resonance-nmr-spectroscopy">https://www.jove.com/science-education/5680/nuclear-magnetic-resonance-nmr-spectroscopy</a> (2017)</li><li>Hibi, M., Ogawa, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characteristics+and+biotechnology+applications+of+aliphatic+amino+acid+hydroxylases+belonging+to+the+Fe(II)/alpha-ketoglutarate-dependent+dioxygenase+superfamily.">Characteristics and biotechnology applications of aliphatic amino acid hydroxylases belonging to the Fe(II)/alpha-ketoglutarate-dependent dioxygenase superfamily.</a> Appl. Microbiol. Biotechnol. 98 (9), 3869-3876 (2014).</li><li>H&#252;ttel, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biocatalytic+Production+of+Chemical+Building+Blocks+in+Technical+Scale+with+&#945;-Ketoglutarate-Dependent+Dioxygenases.">Biocatalytic Production of Chemical Building Blocks in Technical Scale with &#945;-Ketoglutarate-Dependent Dioxygenases.</a> Chem. Ing. Tec. 85 (6), 809-817 (2013).</li><li>Kourist, R., Guterl, J. -. K., Miyamoto, K., Sieber, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enzymatic+Decarboxylation-An+Emerging+Reaction+for+Chemicals+Production+from+Renewable+Resources.">Enzymatic Decarboxylation-An Emerging Reaction for Chemicals Production from Renewable Resources.</a> ChemCatChem. 6 (3), 689-701 (2014).</li><li>Lee, J., Michael, A. J., Martynowski, D., Goldsmith, E. J., Phillips, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phylogenetic+diversity+and+the+structural+basis+of+substrate+specificity+in+the+beta/alpha-barrel+fold+basic+amino+acid+decarboxylases.">Phylogenetic diversity and the structural basis of substrate specificity in the beta/alpha-barrel fold basic amino acid decarboxylases.</a> J. Biol. Chem. 282 (37), 27115-27125 (2007).</li><li>Porter, J. L., Rusli, R. A., Ollis, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Directed+Evolution+of+Enzymes+for+Industrial+Biocatalysis.">Directed Evolution of Enzymes for Industrial Biocatalysis.</a> ChemBiochem. 17 (3), 197-203 (2016).</li></ol>

مراوان الكحوليات الأمينية ومشتقاتها لديها مجموعة واسعة من التطبيقات، من المساعدين مراوان للتوليف العضوي للعلاج بالأدوية. التوليف متعددة الخطوات لإنتاج الكحوليات الأمينية بتوليف العضوية التقليدية عديدة، ولكن قد لا تكون دائماً فعالة بسبب الخطوات مملة الحماية/deprotection جنبا إلى جنب مع عنصر...

على الرغم من المزايا التي تتيحها بيوكاتاليسيس، تكامل الخطوات بيوكاتاليتيك في المسارات الاصطناعية أو مجموع طرق بيوكاتاليتيك يظل معظمها يقتصر على القرارات الحركية الانزيمية. تستخدم هذه الطرق على نطاق واسع كخطوة أولى في توليف الكيماوي الانزيمية غير متماثلة، ولكن بيوكاتاليسيس يوفر العديد من الإمكانيات أكثر في المجموعة الوظيفية إينتيركونفيرسيونس مع ستيريوسيليكتيفيتي عالية1،2،3 . وعلاوة على ذلك، كردود فعل بيوكاتاليتيك تجري في ظروف مماثلة، أنه من الممكن ولذلك القيام بسلسلة من ردود الفعل في وعاء واحد أزياء4،5.
مراوان الكحوليات الأمينية جزيئات تنوعاً للاستخدام كمساعدين أو السقالات في توليف العضوية6. كثيرا ما يتم العثور على مجموعة الأمينية الكحول في نواتج الأيض الثانوية والمكونات الصيدلانية الفعالة (API). كحول β الأمينية الأساسية متوفرة بسهولة من الأحماض الأمينية α المقابلة بالتوليف الكيميائي التقليدية، ولكن الوصول إلى كحول γ الأمينية مراوان أو الكحوليات الأمينية الثانوية يتطلب في أغلب الأحيان مملة المسارات الاصطناعية جنبا إلى جنب مع الحساسة مراقبة الفراغية7،،من89،10. نظراً لأن ستيريوسيليكتيفيتي عالية، بيوكاتاليسيس قد توفر طريقا اصطناعية متفوقة على هذه اللبنات مراوان11،12،،من1314.
نحن سابقا عنها التوليف من مونو-ودي-هيدروكسي-L-ليسينيس دياستيريوسيليكتيفي هيدروكسيليشن الانزيمية تحفزها ديوكسيجيناسيس الحديد (II)/α-كيتواسيد-تعتمد على الأسرة أوكسيجيناسي (αKAO) (الشكل 1)15. على وجه الخصوص، بدءاً من L-يسين، ديوكسيجيناسي KDO1 يحفز التشكيل (ق3)-هيدروكسي مشتقة من (1)، بينما (ص4)-يتشكل مشتق (2) برد فعل مع ديوكسيجيناسي KDO2. هيدروكسيليشنز ريجيوديفيرجينت المتعاقبة ب KDO1 و KDO2 يؤدي إلى التشكيل (3ص،ص4)-ديهيدروكسي-L-يسين (3) في شكل نقي بصريا. ومع ذلك، يعوق الركازة محدودية نطاق هذه الإنزيمات الاستفادة منها كبيرة في التوليف الكيميائي، خاصة في هيدروكسيليشن الأمينات البسيطة، كما ضروري لنشاط16مجموعة حمض الكربوكسيلية في α-موقف المجموعة الأمينية.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56926/56926fig1.jpg"> رقم 1: تحويلات بيوكاتاليتيك من L-يسين- تحويل (3ق)-هيدروكسي-L-يسين (1) تحفزها ديوكسيجيناسي KDO1؛ (4ص)-هيدروكسي-L-يسين (2) تحفزها ديوكسيجيناسي KDO2؛ و (3ص،ص4)-ديهيدروكسي-L-يسين (3) فعل تتالي تحفزها تباعا ديوكسيجيناسيس KDO1 و KDO2. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56926/56926fig1large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-</a>
إزالة رد فعل مشترك في الأيض17. على وجه الخصوص، الأحماض الأمينية DCs (EC 4.1.1) هي خالية من مساعد (بيروفويل-التابعة) أو الإنزيمات تعتمد على حزب العمال التقدمي، وتحفيز إزالة الأحماض الأمينية إلى بوليامينيس المقابلة في البكتيريا والكائنات أعلى18،19 , 20 , 21 , 22-مونو-وديهيدروكسي المركبات (الشكل 3) 4–7، 10–11 تناظر الهيدروكسيلية كادافيريني، ديامينى التي حصل عليها إزالة L-يسين. كادافيريني لبنة أساسية للصناعة الكيميائية، وعلى وجه التحديد مكون بوليمرات البولي أميد والبولي. ولذلك، الإنتاج القائم على السيرة الذاتية لهذا ديامينى من الموارد المتجددة جذبت الاهتمام كبديل للمسار القائم على النفط، والكائنات الحية الدقيقة المختلفة وقد تم تصميمها لهذا الغرض. في هذه المسارات الأيضية، يسين DC (أقل البلدان نمواً) هو إنزيم الرئيسية. أقل البلدان نمواً إنزيم تعتمد على حزب العمال التقدمي المنتمين إلى ألانين راسيماسي (ع) هيكلية الأسرة23. حزب العمال التقدمي-تعتمد على وحدات تحكم المجال Dc (حزب العمال التقدمي-DCs) معروفة لتكون الركيزة الخاصة بدرجة عالية. ومع ذلك، تملك الإنزيمات قليلة القدرة على المجون طفيف، بنشاط نحو L ornithine و L-يسين من الأحماض الأمينية، كما على سبيل المثال أقل البلدان نمواً من روميرانتيوم سيلينوموناس (سروممن أقل البلدان نمواً)، الذي لديه ثوابت الحركية مماثلة ل يسين و ornithine إزالة24،25. هذه الركيزة الموسعة خصوصية يجعل هذا الإنزيم مرشح جيد لإزالة من مونو-ودي-هيدروكسي-L-يسين. وبالإضافة إلى ذلك، للبحث عن وحدات تحكم المجال Dc النشطة نحو مشتقات جذور الهيدروكسيل ليسين، قمنا بدراسة سياق الجينوم الجينات ترميز الإنزيمات αKAO. وفي الواقع، في جينومات بدائية الجينات ترميز الإنزيمات المشاركة في نفس مسار السكروز هي عموما شارك مترجمة في مجموعات الجينات. تم العثور على الجين KDO2 (من بينينسيس تشيتينوفاجا) المترجمة يشترك مع أحد جينات ترميز المفترضة حزب العمال التقدمي-DC (الشكل 2). وفي المقابل، لا ترميز الجينات للعاصمة قد وجد عند تحليل سياق المجينية ديوكسيجيناسي KDO1. ولذلك اختير البروتين حزب العمال التقدمي-العاصمة من بينينسيس جيم (DCCpin) كمرشح واعدة لتحفيز هذه الخطوة إزالة من رد فعل تتالي.
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56926/56926fig2.jpg"> رقم 2: سياق المجينية جين KDO2 في بينينسيس جيم-- <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56926/56926fig2large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-</a>
ونتيجة لذلك، قمنا بتصميم تتالي الانزيمية ردود الفعل التي تنطوي على ديوكسيجيناسيس ووحدات تحكم المجال Dc لتحقيق توليف كحول الاليفاتيه مراوان β و γ-الأمينية من الأحماض الأمينية (الشكل 3). وكما ذكر سابقا، يدخل أكسدة ج-ح تحفزها αKAO مركز ستيريوجينيك هيدروكسي استبداله مع مجموع دياستيريوسيليكتيفيتي؛ سيتم الاحتفاظ عدم التطابق Cβ/γ في الخطوة ديكاربوكسيلاتيفي، الذي يؤثر فقط على الكربون Cα من مجموعة من الأحماض الأمينية16.
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56926/56926fig3.jpg"> رقم 3: تحليل ريتروسينثيتيك- ريتروسينثيسيس (A) من الكحوليات الأمينية β و γ (R)-1، 5-ديامينوبينتان-2-ol (4) من (5ص)-هيدروكسي-L-يسين، وديامينوبينتان (S)-1، 5--2-الرتب الأخرى (5) و 1، 5-ديامينوبينتان-3-الرتب الأخرى (6) من L-يسين. (ب) ريتروسينثيسيس β، γ-وبيتا، δ الأمينية ديولس (2ق، 3S)-1، 5-ديامينوبينتاني-2، 3-ديول (10) و (2ص، 4S) ديامينوبينتاني-1، 5--2، 4-ديول (11) بدءاً من (5ص)- هيدروكسي-L-يسين، و (2ص، 3R) ديامينوبينتاني-1، 5--2، 3-ديول (7) بدءاً من L-يسين. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56926/56926fig3large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-</a>
بدءاً من L-يسين وبه (ص5)-مشتق هيدروكسي، نحن تقرير هنا اثنين/ثلاثة الخطوة، وعاء واحد، الإجراء الانزيمية الجمع بين ديوكسيجيناسيس ووحدات تحكم المجال Dc--حزب العمال التقدمي للحصول على الهدف الكحوليات الأمينية. قبل تركيب على نطاق المختبر من الجزيئات المستهدفة، طور الأسلوب في جدول تحليلي لضبط شروط رد فعل، مثلاً، وتركيزات الإنزيم، المطلوبة للسماح للتحويل الكامل لانطلاق المواد؛ أننا نقدم هذا الإجراء أيضا.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>HEPES</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>H3375</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>L-lysine hydrochloride</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>L5626</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>(5S)-hydroxy-L-lysine</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>GPS NONH</td>
			<td>Out sourcing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#945;-ketoglutaric acid</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>75892</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium ascorbate</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>A7631</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ammonium Iron(II) sulfate hexahydrate</td>
			<td>Acros</td>
			<td>201370250</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pyridoxal phosphate (PLP)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>82870</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3,4-dimercaptobutane-1,2-diol (DTT)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>D0632</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1-fluoro-2,4-dinitrobenzene (DNFB)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>D1529</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol</td>
			<td>VWR</td>
			<td>20825.290</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium hydrogen carbonate</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>71631</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HCl 37%</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>435570</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HCl 0.1M</td>
			<td>Fluka</td>
			<td>35335</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetonitrile HiPerSolv CHROMANORM for LC-MS</td>
			<td>VWR</td>
			<td>83640.320</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2,2,2-trifluoroacetic acid</td>
			<td>VWR</td>
			<td>153112E</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ammonia 28%</td>
			<td>VWR</td>
			<td>21182.294</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methanol HiPerSolv CHROMANORM for LC-MS</td>
			<td>VWR</td>
			<td>83638.32</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Formic acid</td>
			<td>Acros</td>
			<td>270480010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phosphoric acid 85%</td>
			<td>Acros</td>
			<td>201145000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Deuterium oxide</td>
			<td>Acros</td>
			<td>320,710,075</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaOH</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>S5881</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>C18 HPLC column</td>
			<td>Phenomenex</td>
			<td>00F-4601-Y0</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Accela UHPLC System</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Accela PDA detector</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4mm syringe filters - 0,22&#181;m - PVDF</td>
			<td>Merck</td>
			<td>SLGVR04NL</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Single-use tuberculin syringe with ml graduation, Luer tip</td>
			<td>VWR</td>
			<td>HSWA5010.200V0</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cation exchange resin 100-200&#160;mesh</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>217506</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mixed mode cation-exchange solid-phase extraction cartridge 6 mL</td>
			<td>Waters</td>
			<td>186000776</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Extraction manifold</td>
			<td>Waters</td>
			<td>WAT200609</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rotary evaporator</td>
			<td>B&#252;chi</td>
			<td>531-0103</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lyophilizer alpha 1-2 LDplus</td>
			<td>Christ</td>
			<td>L083302</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micropipette 20 &#181;L</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>3121000031</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micropipette 100 &#181;L</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>3121000074</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micropipette 500 &#181;L</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>3121000112</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micropipette 1000 &#181;L</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>3121000120</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>300 MHz spectrometer</td>
			<td>Bruker</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2 mL microtube</td>
			<td>CLEARLine</td>
			<td>CL20.002.0500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>50 mL conical-bottom centrifuge tube</td>
			<td>Fischer Scientific</td>
			<td>05-539-8</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>25 mL round-bottom flask 14/23</td>
			<td>Fischer Scientific</td>
			<td>10353331</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>100 mL round-bottom flask 29/32</td>
			<td>Fischer Scientific</td>
			<td>11786183</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>250 mL round-bottom flask 29/32</td>
			<td>Fischer Scientific</td>
			<td>11786183</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>250 mL erlenmeyer flask</td>
			<td>Fischerbrand</td>
			<td>15496143</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

enzymatic cascade reactions for the synthesis of chiral amino alcohols from l-lysine

الكحوليات الأمينية مركبات تنوعاً مع طائفة واسعة من التطبيقات. على سبيل المثال، فقد استخدمت مراوان السقالات في التوليف العضوي. على توليف بالكيمياء العضوية التقليدية وغالباً ما يتطلب عمليات التوليف متعددة خطوة شاقة، مع صعوبة السيطرة على نتائج الخبراء. نقدم بروتوكول انزيماتيكالي سينثيتيزي الكحوليات الأمينية بدءاً من L-يسين متاحة بسهولة في 48 ساعة. هذا البروتوكول ويجمع بين اثنين من التفاعلات الكيميائية التي يصعب جداً القيام بتجميع العضوية التقليدية. في أول خطوة ريدجو-ودياستيريوسيليكتيفي أكسدة السندات ح ج اونكتيفتد ليسين هو الجانب-سلسلة تحفزها ديوكسيجيناسي؛ أكسدة ريدجو ودياستيريوسيليكتيفي ثانية تحفزها ديوكسيجيناسي ريجيوديفيرجينت يمكن أن يؤدي إلى تشكيل 1، 2-ديولس. في الخطوة الأخيرة، هو المشقوق كاربوكسيليك مجموعة الحمض الأميني ألفا من ديكاربوكسيلاسي pyridoxal-فوسفات (حزب العمال التقدمي) (DC). هذه الخطوة ديكاربوكسيلاتيفي يؤثر فقط على الكربون ألفا من الأحماض الأمينية، الاحتفاظ بمركز ستيريوجينيك هيدروكسي استبداله في وضع بيتا/غاما. ولذلك يتم إثراء الكحوليات الأمينية الناتجة بصريا. البروتوكول تم تطبيقها بنجاح على توليف سيميبريباراتيفي-مقياس للكحوليات الأمينية الأربعة. رصد ردود الفعل التي أجرى بها كروماتوغرافيا سائلة عالية الأداء ([هبلك]) بعد derivatization 1-مخفضات-2، 4-دينيتروبينزيني. تنقية مباشرة باستخراج المرحلة الصلبة (SPE) أتاحت الكحوليات الأمينية مع المحاصيل ممتازة (93 في المائة إلى > 95%).

أبلغنا سابقا التوليف من مونو-ودي-هيدروكسي-L-ليسينيس من دياستيريوسيليكتيفي هيدروكسيليشن الانزيمية تحفزها ديوكسيجيناسيس الحديد (II)/αKAO الأسرة (الشكل 1)16. لتحسين بروتوكول كامل الشلالات المعروضة هنا، التي تجمع بين واحد أو اثنين من الخطوات hydroxylatio...

Watch this Scientific Journal Video about Enzymatic Cascade Reactions for the Synthesis of Chiral Amino Alcohols from L-lysine at JoVE.com

Enzymatic Cascade Reactions for the Synthesis of Chiral Amino Alcohols from L-lysine

الكحوليات الأمينية مراوان جزيئات تنوعاً للاستخدام السقالات في التوليف العضوي. بدءاً من L-يسين، نحن توليف الكحوليات الأمينية بفعل تتالي الانزيمية الجمع بين أكسدة دياستيريوسيليكتيفي ح ج تحفزها ديوكسيجيناسي متبوعاً بانشقاق مجموعة حمض الكربوكسيلية الأحماض الأمينية هيدروكسيل المقابلة من ديكاربوكسيلاسي.

تتالي الانزيمية ردود لتوليف الكحوليات الأمينية مراوان L-يسين

Amino alcohols are versatile compounds with a wide range of applications. For instance, they have been used as chiral scaffolds in organic synthesis. ...

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Chemistry

Chemical Kinetics

SCIENTISTS IN ACTION

Microwave-assisted Intramolecular Dehydrogenative Diels-Alder Reactions for the Synthesis of Functionalized Naphthalenes/Solvatochromic Dyes

بمساعدة الميكروويف داخل الجزيء Dehydrogenative ديلز ألدر، ردود الفعل لتركيب النفثالين Functionalized / الأصباغ Solvatochromic

Functionalized naphthalenes have applications in a variety of research fields ranging from the synthesis of natural or biologically active molecules to ...

Hot Biological Catalysis: Isothermal Titration Calorimetry to Characterize Enzymatic Reactions

الساخنة البيولوجية الحفز: متساوي الكالوري المعايرة لوصف التفاعلات الإنزيمية

Isothermal titration calorimetry (ITC) is a well-described technique that measures the heat released or absorbed during a chemical reaction, using it as ...

Protocol for the Synthesis of Ortho-trifluoromethoxylated Aniline Derivatives

Protocol for the Synthesis of Ortho-trifluoromethoxylated Aniline Derivatives

بروتوكول لتوليف<em&gt; أورثو</em&gt; مشتقات الانيلين -trifluoromethoxylated

Molecules bearing trifluoromethoxy (OCF3) group often show desired pharmacological and biological properties. However, facile synthesis of ...

Synthesis of Protein Bioconjugates via Cysteine-maleimide Chemistry

Synthesis of Protein Bioconjugates via Cysteine-maleimide Chemistry

تخليق البروتين Bioconjugates<em&gt; عبر</em&gt; سيستين-maleimide الكيمياء

The chemical linking or bioconjugation of proteins to fluorescent dyes, drugs, polymers and other proteins has a broad range of applications, such as the ...

Facile Synthesis of Worm-like Micelles by Visible Light Mediated Dispersion Polymerization Using Photoredox Catalyst

توليف سطحي من المذيلات تشبه دودة من الضوء المرئي وساطة التشتت البلمرة عن طريق Photoredox محفز

Presented herein is a protocol for the facile synthesis of worm-like micelles by visible light mediated dispersion polymerization. This approach begins ...

Palladium N-Heterocyclic Carbene Complexes: Synthesis from Benzimidazolium Salts and Catalytic Activity in Carbon-carbon Bond-forming Reactions

Palladium N-Heterocyclic Carbene Complexes: Synthesis from Benzimidazolium Salts and Catalytic Activity in Carbon-carbon Bond-forming Reactions

البلاديوم<em&gt; N</em&gt; مجمعات كربينية هيتروكليكليك: توليف من أملاح بنزيميدازوليوم والنشاط الحفاز في التفاعلات تشكيل السندات الكربون الكربون

Detailed and generalized protocols are presented for the synthesis and subsequent purification of four palladium N-heterocyclic carbene complexes from ...

Insights into the Interactions of Amino Acids and Peptides with Inorganic Materials Using Single-Molecule Force Spectroscopy

نظرة ثاقبة لتفاعلات الأحماض الأمينية والببتيدات مع المواد غير العضوية عن طريق جزيء واحدة قوة التحليل الطيفي

The interactions between proteins or peptides and inorganic materials lead to several interesting processes. For example, combining proteins with minerals ...

Chemo-enzymatic Synthesis of N-glycans for Array Development and HIV Antibody Profiling

Chemo-enzymatic Synthesis of N-glycans for Array Development and HIV Antibody Profiling

توليف الكيماوي الانزيمية من N-جليكانس للتنمية الصفيف وأضداد الفيروس التنميط

We present a highly efficient way for the rapid preparation of a wide range of N-linked oligosaccharides (estimated to exceed 20,000 structures) that are ...

Assembly of Gold Nanorods into Chiral Plasmonic Metamolecules Using DNA Origami Templates

الجمعية نانورودس الذهب في ميتاموليكوليس Plasmonic مراوان باستخدام قوالب أوريغامي الحمض النووي

The inherent addressability of DNA origami structures makes them ideal templates for the arrangement of metal nanoparticles into complex plasmonic ...

Enzymatic Synthesis of Epoxidized Metabolites of Docosahexaenoic, Eicosapentaenoic, and Arachidonic Acids

التوليف الأنزيمي للميتابوليت الأيبسيدية من الدوكوساهيكسانويك، إيكوسابنتانويك، وحمض الأراكيدونية

The epoxidized metabolites of various polyunsaturated fatty acids (PUFAs), termed epoxy fatty acids, have a wide range of roles in human physiology. These ...