Computational Study of Engineered Cytochrome P450-Catalyzed C–H Amination: The Origin of the Regio- and Stereoselectivity
Notice bibliographique
Résumé
Cytochrome P450 enzymes were recently engineered to catalyze the C-H amination reaction of aryl sulfonyl azides with excellent regio- and stereoselectivity (Arnold and co-workers J. Am. Chem. Soc. 2014 , 136 , 15505 ). The mechanism of this reaction was studied by quantum mechanical (QM)/molecular mechanical (MM) calculations in this work. The C-H activation is found to be a stepwise process consisting of hydrogen abstraction (H-abstraction) of the reactive C-H bond by an iron nitrenoid cofactor to produce the biradical intermediate and subsequent radical rebinding to form the final product. The rate of rotation of the carbon radical center was estimated to be much faster than that of radical rebinding, which implies that the H-abstraction does not determine the stereoselectivity. For mutant A, the H-abstraction step has a barrier of 16.7 kcal/mol, which is 3.0 kcal/mol higher than that of the following radical rebinding step. The H-abstraction step determines the regioselectivity, but the radical rebinding step determines the stereoselectivity. Barriers of these two steps are 16.1 and 27.5 kcal/mol, respectively, for mutant B. It is different from mutant A in that the radical rebinding step has the higher barrier and determines both the regio- and stereoselectivity. The initial distances between the hydrogens of reactive C-H bonds and the iron nitrenoid were found to not correlate with their reactivities. The calculated barriers are qualitatively consistent with the experimentally observed regio- and stereoselectivity with the exception of the stereoselectivity of mutant B. The lower barriers of mutant A presumably come from the stabilization effect of the H-bond between G265 and the sulfone O. This H-bond does not exist in mutant B. The conformation of the protein backbone, with the exception of the active site, does not change much (RMSD < 0.05) along the reaction pathway.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».