C-nucleosides are important targets for synthesis as anti-infective agents and building blocks for therapeutic nucleic acids. Here, we show phosphorylation-condensation cascade reaction to produce pseudouridine 5′-phosphate (Ψ5P) from d-ribose (Rib) and uracil. Rib (∼1.0 M) was phosphorylated at O5 in aqueous acetyl phosphate (1.15 M) via ATP (5 mM) by coupled kinases. Using Ψ5P C-glycosidase, Rib5P intermediate (≥90% yield) was reacted with the mole equivalent of uracil, supplied as a solid, to give Ψ5P in quantitative yield. One-pot reaction optimized for reagent composition, automated pH control, and solid-liquid mass transfer yielded ∼2.2 g Ψ5P (productivity: 38 g/L/h) from 10-mL volume. Synthetic flexibility of the cascade reaction was shown with other pentoses (d-arabinose, 2-deoxy-Rib, d-xylose) and analogs of uracil (6-amino, 2-thio, 4-thio). Collectively, we show massive intensification (≥50-fold) of the pentose phosphorylation as well as the C–C bond-forming condensation step of the overall multienzyme cascade transformation for efficient C-nucleoside (monophosphate) synthesis.

中文翻译：

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用于生物催化合成 C-核苷的磷酸化-缩合级联反应


C-核苷是作为抗感染剂和治疗性核酸的构建单元的重要合成靶标。在这里，我们展示了从 d-核糖 （Rib） 和尿嘧啶产生假尿苷 5′-磷酸 （Ψ5P） 的磷酸化 - 缩合级联反应。Rib （∼1.0 M） 在乙酰磷酸水溶液 （1.15 M） 中通过 ATP （5 mM） 被偶联激酶在 O5 位点磷酸化。使用 Ψ5P C-糖苷酶，将 Rib5P 中间体（≥90% 产率）与尿嘧啶的摩尔当量（以固体形式提供）反应，得到 Ψ5P 定量产率。针对试剂组成、自动 pH 控制和固液传质优化的一锅反应，从 10 mL 体积中产生 ∼2.2 g Ψ5P（生产率：38 g/L/h）。与其他戊糖（d-阿拉伯糖、2-脱氧-Rib、d-木糖）和尿嘧啶类似物（6-氨基、2-硫代、4-硫代）一起显示出级联反应的合成灵活性。总的来说，我们展示了戊糖磷酸化的大规模增强 （≥50 倍） 以及整个多酶级联转化的 C-C 键形成缩合步骤，以实现高效的 C-核苷（单磷酸盐）合成。