酶催化双氧杂狄尔斯-阿尔德反应立体选择性构建(–)-蒽苯并噁嗪酮氧桥三环缩醛结构

研究人员报道了双功能邻位氧螯合(VOC)样蛋白Abx(?)F，该酶通过脱水协同的双氧杂狄尔斯-阿尔德(HDA)反应，立体选择性构建了天然产物(–)-蒽苯并噁嗪酮((?)-ABX)的核心氧桥三环缩醛结构。结合同位素标记实验与密度泛函理论计算，揭示了该多杂原子Diels-Alder酶的分子机制，为设计新型杂环合成酶工具奠定基础。

　　

自然界中神奇的分子建筑师——双功能邻位氧螯合(VOC)样蛋白Abx_(?)F上演了一场精妙的化学魔术。这个酶界"双料冠军"先是扮演脱水能手，通过天冬氨酸(Asp17)介导的脱氢反应生成关键的邻醌甲基化物中间体；紧接着切换为立体化学大师，以令人惊叹的精准度催化双氧杂狄尔斯-阿尔德(dual-oxa Diels–Alder)环化反应，像拼积木般构建出(–)-蒽苯并噁嗪酮((?)-ABX)分子中复杂的氧桥三环缩醛骨架。

X射线晶体结构如同分子显微镜，清晰捕捉到Abx_(?)F的活性口袋如何温柔包裹底物；核磁共振复合物结构则像动态电影，记录下酶与底物共舞的每一步。理论计算揭示这个多杂原子环化反应遵循协同机制，两个氧原子如同精准的化学缝合线，在酶引导下将分子片段完美编织。这项发现打破了天然Diels-Alder酶仅能处理单杂原子的限制，为设计复杂杂环合成酶提供了分子蓝图，未来或将成为合成化学家工具箱里的"瑞士军刀"。