吡咯并吲哚天然产物是一大类重要的天然产物，已知成员有数百种。不同的取代基、立体选择性和区域选择性，构成了此类天然产物骨架的多样性，从而也保障了这类化合物广泛的生物活性，如抗菌，抗肿瘤，抗疟原虫和抑制胆碱酯酶等。部分重要成员已被广泛地应用于临床，如治疗青光眼和胃动力障碍的physostigmine。鉴于这类天然产物独特的化学结构和巨大的药用潜力，备受有机合成和生物合成领域的瞩目。

上海交通大学生命科学技术学院瞿旭东教授课题组，长期致力于吡咯并吲哚生物碱生物合成及其关键酶的功能机制研究。前期解析了C3-芳香型吡咯并吲哚生物碱Naseseazine C的生物合成机制，发现了关键酶P450（NascB）催化吡咯并吲哚结构的形成 (Nat. Commun. 2018, 9, 4428); 近期，阐明了该类 P450 的催化机制以及对反应的立体和区域选择性的调控机制，通过对关键氨基酸的改造，实现了部分吡咯并吲哚分子骨架的精准合成(Nat. Commun. 2020, 11, 6251)；此外，发展了耻垢分枝杆菌（Mycolicibacterium smegmatis）全细胞催化体系，实现了该类分子骨架的高效生物合成（J. Org. Chem. 2021, 86, 11189）。

本文首先对吡咯并吲哚天然产物的重要性进行了介绍，并根据吡咯并吲哚C3位置取代基的不同将该类化合物分成了五类：type A (C3-无取代)，type B (C3-羟基取代)，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)；随后，对每类中具有代表性的天然产物的发现和生物活性进行了简要介绍，对生物合成途径和涉及到的关键酶以及酶学机制进行了详细介绍；最后对该领域的未来进行了展望，得益于基因组挖掘和蛋白质工程的发展，更多样的吡咯并吲哚天然产物和后修饰酶将会被发现，同时结合酶工程改造，有助于高效合成多样的吡咯并吲哚类似物。

该工作得到国家自然科学基金（31770063和22107069），国家重点研发计划项目(2018YFA0900400)和上海市“超级博士后”激励计划(2019193)等科研项目的支持。

原文链接：https://doi.org/10.1039/D2NP00030J