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From a Biosynthetic Pathway toward a Biocatalytic Process and Chemocatalytic Modifications: Three-Step Enzymatic Cascade to the Plant Metabolite cis-(+)-12-OPDA and Metathesis-Derived Products.
Advanced Science ( IF 14.3 ) Pub Date : 2020-05-29 , DOI: 10.1002/advs.201902973 Jana Löwe 1 , Karl-Josef Dietz 2 , Harald Gröger 1
Advanced Science ( IF 14.3 ) Pub Date : 2020-05-29 , DOI: 10.1002/advs.201902973 Jana Löwe 1 , Karl-Josef Dietz 2 , Harald Gröger 1
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A biotechnological approach toward the plant metabolite and regulator cis‐(+)‐12‐oxophytodienoic acid (cis‐(+)‐12‐OPDA) in a one‐pot process with >99% conversion, at least 90% selectivity and ≤10% of side products as well as a high diastereoselectivity (leading to d.r. of at least 90:10) is reported. The optimized organic‐synthetic enzyme cascade for preparing this bioactive and commercial molecule with pharmaceutical relevance on a gram per L scale is designed based on its biosynthetic pathway starting from cheap and readily accessible linolenic acid. Toward this end, a recombinant biocatalyst system has been prepared for carrying out the most critical two key steps in a tailored manner, thus avoiding sensitive intermediate decomposition. Furthermore, cis‐(+)‐12‐OPDA is successfully modified via a cross‐alkene metathesis reaction with conversions of up to >99%, leading to a compound library of new cis‐(+)‐12‐OPDA derivatives with different substitution pattern of the side chain at the 2‐position. By means of such a combined biotechnological and chemocatalytic route, a straightforward approach to a structurally unique oxylipin library is realized, which would be highly difficult or not accessible by pure chemical and biotechnological methods, respectively.
中文翻译：
从生物合成途径到生物催化过程和化学催化修饰：三步酶级联到植物代谢物 cis-(+)-12-OPDA 和复分解衍生产品。
一种在一锅法中制备植物代谢物和调节剂顺式- (+)-12-氧代植物二烯酸（ cis -(+)-12-OPDA）的生物技术方法，转化率>99%，选择性至少90%，且≤10报道了副产物的百分比以及高非对映选择性（导致dr至少为90:10）。用于制备这种具有药物相关性的生物活性和商业分子的优化有机合成酶级联是基于其从廉价且易于获得的亚麻酸开始的生物合成途径而设计的。为此，我们制备了重组生物催化剂系统，以定制的方式执行最关键的两个关键步骤，从而避免敏感的中间体分解。此外，顺式-(+)-12-OPDA通过交叉烯烃复分解反应成功修饰，转化率高达>99%，形成具有不同取代度的新型顺式-(+)-12-OPDA衍生物的化合物库2位侧链的图案。通过这种组合的生物技术和化学催化途径，实现了一种获得结构独特的氧脂质库的直接方法，这分别通过纯化学和生物技术方法是非常困难或无法实现的。
更新日期：2020-07-08
中文翻译：
从生物合成途径到生物催化过程和化学催化修饰：三步酶级联到植物代谢物 cis-(+)-12-OPDA 和复分解衍生产品。
一种在一锅法中制备植物代谢物和调节剂顺式- (+)-12-氧代植物二烯酸（ cis -(+)-12-OPDA）的生物技术方法，转化率>99%，选择性至少90%，且≤10报道了副产物的百分比以及高非对映选择性（导致dr至少为90:10）。用于制备这种具有药物相关性的生物活性和商业分子的优化有机合成酶级联是基于其从廉价且易于获得的亚麻酸开始的生物合成途径而设计的。为此，我们制备了重组生物催化剂系统，以定制的方式执行最关键的两个关键步骤，从而避免敏感的中间体分解。此外，顺式-(+)-12-OPDA通过交叉烯烃复分解反应成功修饰，转化率高达>99%，形成具有不同取代度的新型顺式-(+)-12-OPDA衍生物的化合物库2位侧链的图案。通过这种组合的生物技术和化学催化途径，实现了一种获得结构独特的氧脂质库的直接方法，这分别通过纯化学和生物技术方法是非常困难或无法实现的。
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