01
遇见/摘要
基于氟的特殊性质，氟和含氟官能团在医药、农业等方面都有重要的作用。其中，向药物分子中引入氟甲基可以提高分子的活性和生物利用度。氟甲基存在于多种抗肿瘤、抗炎药物。复杂药物分子高特异性的氟甲基化是化学合成中的挑战。生物催化因其优良的特异性和温和的反应条件而具有独特优势，近来已被用于氟甲基转移反应。然而，目前报道的方法主要通过SAM依赖的亲核性甲基转移酶和氟甲基SAM类似物催化O,N,S等原子亲核氟甲基化，而对于不活泼碳的氟甲基化因十分困难而尚未实现。
近日，天津大学董敏教授团队在前期酶促亲核机制的氟甲基、氟乙基工作基础上（ACS Catalysis. 2023, 13, 13729；2024, 14, 6211，详见往期推荐1和2），与合作者在Angew. Chem. Int. Ed.杂志上发表了题为“B12-Dependent Radical SAM Enzymes Catalyze C-Fluoromethylation via a CH2F-cobalamin Intermediate”的研究论文。该研究实现了B12依赖的SAM自由基甲基转移酶（B12-RSMTs）催化的自由基氟甲基化反应。发现酶通过识别原位产生的非天然辅因子F-SAM，生成5´-脱氧腺苷（5´-dA）自由基，同时在一种全新的氟甲基B12（CH2FCbI）中间体的参与下，实现了不活泼碳氟甲基化修饰，并成功应用于多肽、活性天然产物的特异性氟甲基化。
02
遇见/内容
作者通过对QCMT催化的氟甲基反应进行实时UV-vis监测、LC-MS分析及时间依赖的HPLC分析等，推测了HMT与QCMT级联氟甲基化的反应机理：首先，HMT催化SAH与CH2FI反应生成F-SAM，QCMT中的铁硫簇被还原为一价后传电子给F-SAM，使其均裂产生5´-dA自由基，进而夺取底物上的氢原子，产生底物自由基；同时QCMT中的钴胺被还原为一价并亲核进攻CH2FI，产生氟甲基B12；氟甲基B12与底物自由基发生自由基取代反应后，生成氟甲基产物与二价钴胺素，二价钴胺素被还原为一价后继续进行下一轮催化（图2）。
接下来，作者将氟甲基级联反应运用至其他的B12-RSMTs：CysS与GenD1。CysS参与天然产物Cystobactamids的生物合成，在HMT与CysS的级联反应中，获得氟甲基化产物-化合物4。GenD1参与天然产物庆大霉素的生物合成，在HMT与GenD1的级联反应中，获得氟代的庆大霉素X2（图3）。
最后，作者发现F-SAM对于氟甲基化反应并不是必须的，当用SAM代替F-SAM并加入CH2FI仍然可以产生氟甲基产物，这进一步验证了之前提出的反应机理。
该工作拓展了SAM自由基酶的应用范围，为高选择性制备更多的氟烷基天然产物提供了创新方法。
天津大学博士研究生孔丽媛为论文的第一作者，天津大学董敏教授为论文的通讯作者，盈科瑞（天津）创新医药研究有限公司扈靖博士为共同通讯作者，盈科瑞公司章见亮，天津大学硕士生王皓欣、博士研究生魏志锋和硕士毕业生王文瑞也参与了研究工作。
03
遇见/致谢
1. 天大董敏组ACS Catalysis｜硒代SAM类似物实现酶促氟乙基化反应
2. 天大董敏组ACS Catal | 稳定型氟代S-腺苷甲硫氨酸类似物实现酶促氟甲基化
4. 天大董敏/生物物理所王江云等ACS Catalysis｜实现SAM自由基酶的光酶还原
5. 淮阴师范学院许家兴/吴涛-江南大学穆晓清/聂尧合作ACS Catal｜解锁胺脱氢酶的底物接受度以不对称催化合成药物N-杂环胺
遇见生物合成
合成生物学/天然产物生物合成
姊妹号“生物合成文献速递”
