Fungal Dioxygenase AsqJ Is Promiscuous and Bimodal: Substrate‐Directed Formation of Quinolones versus Quinazolinones

Abstract

Previous studies showed that the Fe II /a-ketoglutarate dependent dioxygenase AsqJ induces askeletal rearrangement in viridicatin biosynthesis in Aspergillus nidulans,g enerating aq uinolone scaffold from benzo[1,4]diazepine-2,5-dione substrates.Wereport that AsqJ catalyzesanadditional, entirely different reaction, simply by ac hange in substituent in the benzodiazepinedione substrate.This new mechanism is established by substrate screening,application of functional probes, and computational analysis.A sqJ excises H 2 CO from the heterocyclic ring structure of suitable benzo[1,4]diazepine-2,5dione substrates to generate quinazolinones.T his novel AsqJ catalysis pathwayisgoverned by asingle substituent within the complex substrate.This unique substrate-directed reactivity of AsqJ enables the targeted biocatalytic generation of either quinolones or quinazolinones,t wo alkaloid frameworks of exceptional biomedical relevance.

Mechanism of Methyldehydrofosmidomycin Maturation: Use Olefination to Enable Chain Elongation

“…Alternatively, it could originate from a shunt reaction. Several Fe/2OG enzymes, including AsqJ, KabC, NapI, and SyrB2, ,,− have been reported to produce side-products under in vitro conditions.…”

Trendbericht Organische Chemie 2022

“…Wie Einsiedler und Gulder zeigen, hat die Dioxygenase AsqJ aus der Biosynthese des Naturstoffs Viridicatin neben ihrer natürlichen Funktion -der Umsetzung von Benzodiazepin-Substraten wie (136) zu Chinolonen (137) -eine bis dahin unentdeckte katalytische Aktivität. 92) Diese lässt sich durch einfache Variation der Seitenkette R in (136) ansteuern und erlaubt so, Chinazolinone (138) biokatalytisch herzustellen.…”

Trendbericht Biochemie 2022: Späte Funktionalisierung mit Biokatalysatoren aus Naturstoffsynthesen

“…Wie Houk und Gulder zeigen, hat die α-Ketoglutarat-abhängige Dioxygenase AsqJ aus der Biosynthese des Naturstoffs Viridicatin neben ihrer natürlichen Funktionder Umsetzung von Benzodiazepin-Substraten zu Chinolonenauch eine bis dahin unentdeckte katalytische Aktivität. 14) Diese lässt sich über die Art der Substituenten im Benzodiazepinediongrundgerüst ansteuern und erlaubt so, Chinazolinone biokatalytisch herzustellen.…”