多酶生物催化级联正在成为合成复杂生物活性分子的实用途径。然而，水稳定碳亲电试剂的相对稀少限制了由这种级联形成的分子的合成复杂性。
近期，University of Wisconsin−Madison的Patrick H. Willoughby和Andrew R. Buller开发了一个化学酶平台，利用苯乙烯氧化物异构酶（SOI）通过Meinwald重排将容易获得的芳基环氧化物转化为α-芳基醛。这些不稳定的醛中间体随后被C-C键形成酶ObiH截获，该酶催化与L-苏氨酸的转醛醇酶反应，生成具有合成挑战性的β-羟基-α-氨基酸。
图片来源：ACS Catalysis
随后，这两种酶在大肠杆菌中进行共表达，形成了能够合成多种立体纯非标准氨基酸（nsAA）的全细胞生物催化剂，并且产物可以达到克级以上。
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此外，该研究还使用同位素标记的底物来探索SOI的机理。结果显示，SOI催化具有立体特异性1,2-氢化物位移的协同异构化。通过最近设计的脱羧醛缩酶截获原位生成的α-芳基醛以产生γ-羟基nsAAs，进一步确定了原位生成的活性。这些数据共同建立了一种在简单、全细胞条件下生产α-芳醛的通用方法，并表明这些中间体是C−C键形成级联反应中有用的合成子。
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参考文献：Efficient Chemoenzymatic Synthesis of α‑Aryl Aldehydes as Intermediates in C−C Bond Forming Biocatalytic Cascades
ACS Catal. 2022, 12, 10700−10710
原文作者：Anthony Meza, Meghan E. Campbell, Anna Zmich, Sierra A. Thein, Abbigail M. Grieger, Matthew J. McGill, Patrick H. Willoughby,* and Andrew R. Buller*
