Institute of Chemistry, Academia Sinica – Research

The biosynthesis of asperpentyn was elucidated by heterologous reconstitution, total synthesis, and enzymatic assays. AtyE catalyzes stereoselective epoxidation, while AtyD and AtyC enforce site- and stereocontrolled ketoreductions. The configuration of the epoxide substrate dictates AtyD regioselectivity, with residue F97 serving as the critical determinant. Mutagenesis and one-pot reactions yielded new epoxyquinols, epoxyhydroquinones, and asperpentyn, demonstrating how enzymatic catalysis facilitates the precise and programmable construction of epoxyquinoid frameworks.

我們完整解析了天然物 asperpentyn 的生合成機制，透過異源重建、化學全合成與酵素學的跨領域研究，揭示其關鍵步驟。AtyE 執行高立體選擇性的環氧化反應，而 AtyD 與 AtyC 則分別負責位點與立體受控的酮還原。研究顯示，環氧化官能基的立體位相會直接影響 AtyD 的區域選擇性，其中 F97 位點為決定反應方向的核心開關。進一步的定點突變實驗與一鍋反應，不僅成功產生多種新型 epoxyquinol 與 epoxyhydroquinone，也有效合成出 asperpentyn。本研究不僅釐清了其生合成途徑，更展現酵素在精準掌控立體化學與建構 epoxyquinoid 骨架上的強大潛力，為開發新型天然物及其衍生物提供重要策略。