生物碱中间体Geissschizine的氧化重排构建多种生物碱支架

单萜吲哚生物碱是一个由约3000种结构多样的生物碱组成的大家族，它们起源于一种单一的底物——异胡豆苷（strictosidine）。这些天然产物具有巨大的药理学和合成价值。从生物合成的角度来看，异胡豆苷被异胡豆苷酶（SGD）脱葡糖基化，然后被中链醇脱氢酶-缝籽木蓁合酶（GS）还原为19E-缝籽木蓁（geissschizine）。Geissschizine是一种corynanthe生物碱，具有高度的功能化，含有α-β不饱和羰基、烯醇、吲哚和碱性氮，可以进行广泛的下游反应。它是strychnos、sarpagan、akuammiline和mavacurane型单萜吲哚生物碱的中心前体，这些生物碱具有一系列强大的生物活性，也被用作具有挑战性的合成靶标。

图片来源：Angew. Chem, Int. Ed.

最近，Max Planck Institute for Chemical Ecology的Sarah E. O’Connor课题组利用三种细胞色素P450酶同源物通过氧化19E-geisoschizine形成四种不同的生物碱支架，以及通过对这些酶进行活性位点突变进行活性的相互转化。这项研究结果揭示了大自然利用高度通用的起始底物的固有反应性来产生各种天然产物支架。鉴于单萜吲哚生物碱的药理学重要性和这些复杂支架带来的合成挑战，这项工作提供了关于自然界中有效构建这些分子的关键见解，这些知识可以指导生物工程工作并激发新的合成方法。