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2-氧吲哚结构作为重要的药效基团存在于多种生物活性天然产物中，如抗肿瘤、HIV、疟疾、结核菌、氧化以及某些酶的抑制活性，用作酶抑制剂、神经保护剂、孕酮受体激动剂、抗癌药物、降血压药物等。含有该结构基团的化合物通常具有独特的生物活性，因而得到合成化学家的广泛研究，并获得一系列有价值的药物先导化合物或者临床药物，如舒尼替尼、NITD、SM-和SAR等。
2-氧吲哚结构单元的化学合成方法很多，主要以靛红或其类似物为起始单元，通过一系列的化学反应转化而来，但是生物合成方法的研究很少，只有最近报道了两种生物合成的方法。一种是以黄素（FAD）为辅因子的单加氧酶催化氧化的方法，另一种是以血红素为辅因子的P单加氧酶催化氧化的方法。这两种酶只能催化结构复杂的天然产物生物合成中间体，不能催化简单的吲哚衍生物发生氧化，合成相应的2-氧吲哚结构。上海交通大学的林双君教授课题组于近期发现了一种以血红素为辅因子的色氨酸2,3-双加氧酶MarE，它可以催化一系列3-取代吲哚发生单加氧反应，生成2-氧吲哚结构，为2-氧吲哚的生物合成提供了有益的补充。
传统的色氨酸2,3-双加氧酶催化是将氧气分子的两个氧原子连续引入底物中，并伴随碳-碳键的断裂反应生成N-甲酰基犬尿酸，这是色氨酸代谢的第一步，也是速率控制步骤。林双君教授课题组发现的色氨酸2,3-双加氧酶MarE只将一个氧原子引入底物中，形成2-氧吲哚结构。该研究通过系统的体内遗传学和体外生物化学实验，确证了色氨酸2,3-双加氧酶MarE参与2-氧吲哚结构的形成；还通过一系列同位素标记实验推断该结构形成的化学机理；并通过序列对比、进化分析、蛋白特征鉴定等手段，证实MarE代表一类特殊的血红素依赖的色氨酸2,3-双加氧酶进化分支。同时，他们还发现MarE具有良好的底物适用性以及通过结构改造优化酶催化效率、开发为制备2-氧吲哚类化学品工具酶的潜力。
这一成果发表在J.Am.Chem.Soc.上，文章的第一作者是上海交通大学的博士生张玉阳。
该论文作者为：YuyangZhang,YiZou,NelsonL.Brock,TingtingHuang,YingxiaLan,XiaozhengWang,ZixinDeng,YiTangandShuangjunLin
