Fosforilasi Selektif Fenol dan Benzenadiol oleh Kinase PsiK dan Variannya

Abstrak
Fosforilasi memainkan peran penting dalam biologi dengan memodulasi struktur, reaktivitas, dan fungsi biologis dari berbagai macam molekul. Fosforilasi biokatalitik telah menarik perhatian dari ahli kimia sintetis karena selektivitasnya dan kondisi reaksi ringan menggunakan ATP sebagai donor fosfat. Mengingat potensi utilitas sintetis kinase dengan aktivitas pada substrat molekul kecil, kami mengeksplorasi aktivitas PsiK, enzim yang bertanggung jawab untuk fosforilasi 4-O selektif dari 4-hidroksitriptamin atau psilocin dalam biosintesis psilocybin oleh Psilocybe cubensis. Kami menemukan bahwa PsiK memiliki aktivitas yang baik pada berbagai fenol dan benzenediol tersubstitusi di luar substrat aslinya, memungkinkan fosforilasi preparatif dari berbagai substrat, dan secara substansial memperluas cakupan substrat dari fosforilasi biokatalitik. Kami juga menunjukkan bahwa mutasi situs aktif dapat lebih memperluas cakupan substrat dan meningkatkan selektivitas situs. Upaya rekayasa ini dipercepat dengan menggunakan penyaringan DESI-MS, yang memungkinkan analisis 2.688 reaksi hanya dalam 40 menit. Akhirnya, fosforilasi skala gram dari substrat representatif dicapai dengan angka perputaran lebih dari 10.000. Secara keseluruhan, hasil ini menyoroti utilitas biokatalitik PsiK dan turunannya untuk fosforilasi selektif fenol dan benzenediol dalam kondisi ringan.