2-氧吲哚結構單元的化學合成方法很多，主要以靛紅或其類似物為起始單元，通過一系列的化學反應轉化而來，但是生物合成方法的研究很少，只有最近報道了兩種生物合成的方法。一種是以黃素（FAD）為輔因子的單加氧酶催化氧化的方法，另一種是以血紅素為輔因子的P450單加氧酶催化氧化的方法。這兩種酶只能催化結構復雜的天然產物生物合成中間體，不能催化簡單的吲哚衍生物發生氧化，合成相應的2-氧吲哚結構。上海交通大學的林雙君教授課題組于近期發現了一種以血紅素為輔因子的色氨酸2,3-雙加氧酶MarE，它可以催化一系列3-取代吲哚發生單加氧反應，生成2-氧吲哚結構，為2-氧吲哚的生物合成提供了有益的補充。
傳統的色氨酸2,3-雙加氧酶催化是將氧氣分子的兩個氧原子連續引入底物中，并伴隨碳-碳鍵的斷裂反應生成N-甲?；蛩?，這是色氨酸代謝的第一步，也是速率控制步驟。林雙君教授課題組發現的色氨酸2,3-雙加氧酶MarE只將一個氧原子引入底物中，形成2-氧吲哚結構。該研究通過系統的體內遺傳學和體外生物化學實驗，確證了色氨酸2,3-雙加氧酶MarE參與2-氧吲哚結構的形成；還通過一系列同位素標記實驗推斷該結構形成的化學機理；并通過序列對比、進化分析、蛋白特征鑒定等手段，證實MarE代表一類特殊的血紅素依賴的色氨酸2,3-雙加氧酶進化分支。同時，他們還發現MarE具有良好的底物適用性以及通過結構改造優化酶催化效率、開發為制備2-氧吲哚類化學品工具酶的潛力。
這一成果發表在J. Am. Chem. Soc. 上，文章的第一作者是上海交通大學的博士生張玉陽。
該論文作者為：Yuyang Zhang, Yi Zou, Nelson L. Brock, Tingting Huang, Yingxia Lan, Xiaozheng Wang, Zixin Deng, Yi Tang and Shuangjun Lin
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