Enzymatic Intermolecular Hetero-Diels–Alder Reaction in the Biosynthesis of Tropolonic Sesquiterpenes

Abstract

Diels-Alder reactions are among the most powerful synthetic transformations to construct complex natural products. Despite that increasing of enzymatic intramolecular Diels-Alder reactions have been discovered, natural intermolecular Diels-Alderases are rarely described. Here, we report an intermolecular hetero-Diels-Alder reaction in the biosynthesis of tropolonic sesquiterpenes and functionally characterize EupfF as the first fungal intermolecular hetero-Diels-Alderase. We demonstrate that EupfF catalyzed the dehydration of a hydroxymethyl-containing tropolone (5) to generate a reactive tropolone o-quinone methide (6) and might further *

Bovistol B, bovistol D and strossmayerin: Sesquiterpene metabolites from the culture filtrate of the basidiomycete Coprinopsis strossmayeri

“…The Sadenosyl-L-methionine (SAM)-dependent enzyme, LepI from Aspergillus nidulans, can catalyse intramolecular DA and hetero-DA reactions involved in the biosynthesis of leporin B [30], but similarly, no significant homology was found with genes present in the C. strossmayeri genome when a tblastn search was performed. There are increasing reports of characterised intramolecular Diels-Alderases of natural origin [31], however many originate from bacterial or ascomycete hosts and are likely to differ significantly to those responsible for pericyclic activity in basidiomycete natural product biosynthesis. This work highlights the vastly understudied basidiomycetes as a promising source of novel antimicrobial compounds.…”

Synthetisch biologisch getriebene Biosynthese von unnatürlichen Tropolon‐Sesquiterpenoiden

“…Einzigartig fürd en eup2 BGC und pyc BGC sind Shortchain Dehydrogenase-kodierendeG ene (eupL4 und pycL2; homolog zu eupfE)und ein zu eupfD homologes Cytochrom P450 (eupR6, pycR5), verantwortlich fürC -10-Hydroxylierung des Te rpens. [6,12] Bemerkenswerterweise haben die Ringkontraktionsenzyme asL4 und asL6 in diesen Clustern nur ein einziges Homolog (eupR5 bzw. pycR4).…”

“…[5] Alle Tr opolon-Sesquiterpenoide teilen das Strukturmotiv eines zentralen 11-gliedrigen Makrocyclus (abgeleitet von Humulen 6;S chema 1B), der mit einem oder zwei Dihydropyranringen verbunden ist, die den Makrocyclus mit von Polyketiden abgeleiteten Tr opolonen verbinden. [6] Die strukturelle Diversitätv on TS wird erhçht durch:o ptionale Hydroxylierung der C-10-Position (z. B. Eupenifeldin 3); [4] unterschiedliche Olefinkonfigurationen von Humulen (z.…”

“…[6,7,12] Die Biosynthese erfolgt über die anfängliche Bildung von Stipitaldehyd 8 durch die Kooperation einer nichtreduzierenden PKS (nrPKS,T ropA), einer FAD-abhängigen Monooxygenase (FMO,T ropB) und einer nicht-hämischen Fe-Dioxygenase (NHI, Tr opC), analog zur Biosynthese von Stipitatsäure (Schema 2u nd ergänzende Abbildung S14). [6,7,13] Stipitaldehyd 8 stellt einen Scheidepunkt der Biosynthese dar (Schema 1B): Im Fall von Xenovulene A 2 wird Stipitaldehyd 8 durch das Cytochrom P450 AsR2 zum entsprechenden Hemiacetal 9 oxidiert, und die anschließende Eli-minierung von Wasser ergibt das reaktive Quinomethid 10; dieses reagiert in einer enzymkatalysierten Hetero-Diels-Alder-Reaktion mit dem von einer ungewçhnlichen Te rpencyclase gebildeten a-Humulen 6 zu Xenovulene B 11 (Schema 1B). [6,7] Während der Biosynthese von Eupenifeldin 3 wird Stipitaldehyd 8 jedoch von der Short-Chain Dehydrogenase (SDR) EupfE zu dem entsprechenden Alkohol 12 reduziert.…”

Mechanistic Study of Hetero-Diels–Alder [4 + 2] Cycloaddition Reactions Between 2-Nitro-1H-Pyrrole and Isoprene

“…The cycloadditions [4 + 2] of Diels-Alder (DA reaction) is important for the synthesis of natural products and biologically active molecules [1][2][3][4][5][6][7]. Research on this reaction in order to develop new synthesis methods and simultaneously improve yields, regioselectivity and stereoselectivity is constantly developing [8,9].…”