Die gerichtete Evolution einer Halogenid‐Methyltransferase erlaubt die biokatalytische Synthese diverser SAM‐Analoga

Abstract

Biokatalytische Alkylierungen sind wichtige Reaktionen, um chemo-, regio-und stereoselektiv alkylierte Verbindungen zu erhalten. Dies kann mit S-Adenosyl-l-methionin (SAM)-abhängigen Methyltransferasen und SAM-Analoga erreicht werden. Kürzlich wurde gezeigt, dass eine Halogenid-Methyltransferase (HMT) aus Chloracidobacterium thermophilum SAM ausgehend von SAH und Methyliodid herstellen kann. Wir entwickelten einen Iodid-basierten Assay für die gerichtete Evolution einer HMT aus Arabidopsis thaliana und nutzten diesen, um eine V140T-Variante zu identifizieren, die auch Ethyl-, Propyl-, und Allyliodid akzeptiert, um die entsprechenden SAM-Analoga herzustellen (90, 50 und 70 % Umsatz ausgehend von 15 mg SAH). Die V140T-AtHMT wurde in einer Eintopfkaskade mit O-Methyltransferasen (IeOMT und COMT) eingesetzt, um die regioselektive Alkylierung von Luteolin und 3,4-Dihydroxybenzaldehyd zu erzielen. Obwohl eine Kaskade zur Propylierung von 3,4-Dihydroxybenzaldehyd niedrige Umsätze ergab, konnte das Propyl-SAH-Intermediat durch NMR-Spektroskopie bestätigt werden.

Biomimetic S‐Adenosylmethionine Regeneration Starting from Multiple Byproducts Enables Biocatalytic Alkylation with Radical SAM Enzymes**

“…Another approach for SAM regeneration uses the reverse reaction of a halide MT (E.C. 2.1.1.165) to directly re‐methylate SAH using methyl iodide with up to 500 TTN; [64] this has been expanded to the use of other alkyl halides for general alkylation [65–68] . Both regeneration systems have in common that they rely on SAH formed in the MT reaction.…”