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吡咯并吲哚天然產物是一大類重要的天然產物，已知成員有數百種。不同的取代基、立體選擇性和區域選擇性，構成了此類天然產物骨架的多樣性，從而也保障了這類化合物廣泛的生物活性，如抗菌，抗腫瘤，抗瘧原蟲和抑制膽堿酯酶等。部分重要成員已被廣泛地應用于臨床，如治療青光眼和胃動力障礙的physostigmine。鑒于這類天然產物獨特的化學結構和巨大的藥用潛力，備受有機合成和生物合成領域的矚目。

上海交通大學生命科學技術學院瞿旭東教授課題組，長期致力于吡咯并吲哚生物堿生物合成及其關鍵酶的功能機制研究。前期解析了C3-芳香型吡咯并吲哚生物堿Naseseazine C的生物合成機制，發現了關鍵酶P450（NascB）催化吡咯并吲哚結構的形成 (Nat. Commun. 2018, 9, 4428); 近期，闡明了該類 P450 的催化機制以及對反應的立體和區域選擇性的調控機制，通過對關鍵氨基酸的改造，實現了部分吡咯并吲哚分子骨架的精準合成(Nat. Commun. 2020, 11, 6251)；此外，發展了恥垢分枝桿菌（Mycolicibacterium smegmatis）全細胞催化體系，實現了該類分子骨架的高效生物合成（J. Org. Chem. 2021, 86, 11189）。

本文首先對吡咯并吲哚天然產物的重要性進行了介紹，并根據吡咯并吲哚C3位置取代基的不同將該類化合物分成了五類：type A (C3-無取代)，type B (C3-羥基取代)，type C (C3-烷基取代)，type D (C3-芳基取代) 和 type E (C3-吡咯并吲哚二聚)；隨后，對每類中具有代表性的天然產物的發現和生物活性進行了簡要介紹，對生物合成途徑和涉及到的關鍵酶以及酶學機制進行了詳細介紹；最后對該領域的未來進行了展望，得益于基因組挖掘和蛋白質工程的發展，更多樣的吡咯并吲哚天然產物和后修飾酶將會被發現，同時結合酶工程改造，有助于高效合成多樣的吡咯并吲哚類似物。

該工作得到國家自然科學基金（31770063和22107069），國家重點研發計劃項目(2018YFA0900400)和上海市“超級博士后”激勵計劃(2019193)等科研項目的支持。

原文鏈接：https://doi.org/10.1039/D2NP00030J