自然界进化出多种酶通过非共价相互作用使其具有反应选择性。最近研究发现的一类催化环化反应的环化酶，可以在一个步骤中从无环中间体选择性地生成复杂的分子结构。Deoxyakanthomycin (1a, 1b)，akanthomycin (2a,2b)，cordypyridone A (3a), B (3b)和C (4)都属于4-羟基2-吡啶酮天然产物家族，它们的结构多样性就是这一类酶具有选择性的明证。
图片来源：J. Am. Chem. Soc.
近期，University of CaliforniaLos Angeles的Yi Tang和K. N. Houk合作，报道了4-羟基2-吡啶酮天然产物Deoxyakanthomycin通过计算驱动的化学酶合成和生物合成。Deoxyakanthomycin具有五个立体中心的七元碳环，其中一个是四元中心。该研究基于ωB97X-D-CPCM（H2O）/def2-QZVPP//ωB97X-D-CPCM（H2O）/6-311+G（d,p）理论水平计算了从中间体o-醌甲基化物(7)到Deoxyakanthomycin的σ-桥联阳离子介导的环化途径。结果表明，非对映选择性源于水对σ-桥联阳离子的攻击，且通常在σ-桥联阳离子中发现。基于σ-桥联阳离子中间体的生物合成途径使得该合成过程的底物控制选择性变得合理化。
图片来源：J. Am. Chem. Soc.
此外，该研究还揭示了2-吡啶酮天然产物的统一生物合成策略，这些天然产物均来源于常见的中间产物o-醌甲基化物，以产生多种结构。
图片来源：J. Am. Chem. Soc.
参考文献：Computational Prediction and Experimental Validation of a Bridged Cation Intermediate in Akanthomycin Biosynthesis
J. Am. Chem. Soc.
DOI: 10.1021/jacs.2c02288
原文作者：Cooper S. Jamieson, Masao Ohashi, K. N. Houk,* and Yi Tang*
目前评论：0