亚胺还原酶理性设计解锁立体化学门控机制高效合成Evocalcet手性中间体

本研究通过计算酶设计改造亚胺还原酶(PcIRED-M3)，获得W219L突变体使催化效率提升8.9倍，实现>99%非对映体过量值(d.e.)，首次建立Evocalcet关键手性中间体的生物合成路径。该工作揭示了W219残基通过调节底物-辅酶NADPH空间几何构象（距离从6.2?优化至4.9?）发挥立体化学门控作用，为药物手性胺合成提供了绿色高效的生物催化方案。

　　

Highlight亮点

我们开发了首个生物合成Evocalcet关键手性中间体(3S)-3-{[(1R)-1-(萘-1-基)乙基]氨基}-1-[(2-甲基丙-2-基)氧羰基]吡咯烷的酶催化路径。通过计算机辅助设计获得的W219L突变体，其催化效率较野生型提升8.9倍，非对映体选择性(d.e.)从63.15%突破至>99%。

Materials材料

实验采用化学合成的标准品(纯度>99% e.e.)，所有试剂购自阿拉丁公司。关键底物(R)-1-(萘-1-基)乙胺由Bide Pharmatech提供（货号BD20592），β-烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)等酶反应试剂均为分析纯。

Enzyme screening酶筛选

在11种具有催化广谱性的亚胺还原酶(IRED)中，PcIRED-M3展现出对N-Boc-3-哌啶酮(1)和(R)-1-(萘-1-基)乙胺(2)的特异性催化活性。值得注意的是，野生型在标准条件下仅获得2.49%转化率，而工程菌株效率显著提升。

Conclusion结论

该研究通过亚胺还原酶的定向进化，实现了Evocalcet手性中间体的高效不对称合成。分子对接显示Leu219突变通过将底物萘环距离从2.1?延伸至4.7?降低空间位阻，同时使亚胺碳与NADPH烟酰胺环C-4位间距从6.2?优化至4.9?，显著提升氢负转移效率。反应条件优化后（30% DMSO，K₂HPO₄-KH₂PO₄缓冲液pH7.5，35℃）48小时转化率达62.7%。