PI: Anne Zaparucha, Pierre-Loïc Saïdi

Les réactions d’oxydation de liaison C-H non activée sont parmi les plus difficiles à réaliser en chimie, mais elles sont aussi parmi les plus fondamentales. Nous avons exploré les capacités catalytiques de nouvelles αKAO, une famille d’enzymes catalysant la réaction d’hydroxylation, alternative aux cytochromes P450.

Nous avons identifié des αKAO actives sur la lysine avec des régiosélectivités en C3 ou en C4 (KDOs). Cette complémentarité permet la synthèse de lysine dihydroxylée par réaction en cascade.¹
Une analyse structurelle et computationnelle des sites actifs basée sur la résolution des structures de deux des enzymes découvertes (collaboration avec T. Isabet et P. Legrand, synchrotron SOLEIL) a permis d’identifier les éléments structurels responsables de la spécificité du substrat et de la régiosélectivité de la réaction d’hydroxylation des acides aminés et dérivés. ^2,3

Diverses polyamines hydroxylées ont été synthétisées à partir de la L-lysine en enchaînant une ou deux étapes d’hydroxylation régiodivergentes avec une décarboxylation. Cette synthèse, très courte, permet d’accéder à des molécules plateformes chirales.⁴

1. Baud D., Saaidi P.-L., Monfleur A., Harari M., Cuccaro J., Fossey A., Besnard M., Debard A., Mariage A., Pellouin V., Petit J.-L., Salanoubat M., Weissenbach J., de Berardinis V., Zaparucha A., Synthesis of Mono- and Dihydroxylated Amino Acids with New α-Ketoglutarate-Dependent Dioxygenases: Biocatalytic Oxidation of CH Bonds; Chem. Cat. Chem. 2014, 6, 3012-3017; DOI:10.1002/cctc.201402498
2. Bastard K., Isabet T., Stura E. A., Legrand P., Zaparucha A.; Structural Studies based on two Lysine Dioxygenases with Distinct Regioselectivity Brings Insights Into Enzyme Specificity within the Clavaminate Synthase-Like Family; Sci. Rep. 2018, 8:16587; DOI:10.1038/s41598-018-34795-9
3. A. Zaparucha, V. de Berardinis, P.-L. Saaidi, D. Baud, WO2015078889
4. Baud D., Peruch O., Saaidi P.-L., Fossey A., Mariage A., Petit J.-L., Salanoubat M., Vergne-Vaxelaire C., de Berardinis V., Zaparucha A., Biocatalytic Approaches towards the Synthesis of Chiral Amino Alcohols from Lysine: Cascade Reactions Combining AlphaKetoAcid Oxygenase Hydroxylation with Pyridoxal Phosphate Dependent Decarboxylation; Adv. Syn. Catal. 2017, 359, 1563-1569; DOI:10.1002/adsc.201600934
5. Fossey-Jouenne A., Vergne-Vaxelaire C., Zaparucha A., Enzymatic Cascade Reactions for the Synthesis of Chiral Amino Alcohols from L-lysine; J. Vis. Exp. 2018, 132, e56926; DOI:10.3791/56926.