推荐一篇发表在nature chemical biology上的文章，题目为“Expanding catalytic versatility of modular polyketide synthases for alcohol biosynthesis”，通讯作者是来自西湖大学的特聘研究员张骊駻博士，其课题组致力于天然产物的生物合成研究。

聚酮合成酶（Polyketide synthases，PKS）是一类模块化多功能酶，能够以类似流水线的方式合成结构多样的天然产物。尝试在PKS的流水线上引入非经典催化反应鲜有人探索。作者设计了一个双模块PKS系统来生产1,3-丁二醇（1,3-butanediol，1,3-BDO）。该系统包含来自模板PKS的C4碳骨架合成模块和一个硫酯还原酶（Thioester reductase，TR）结构域。TR作为一种不常见的终止酶，能够催化聚酮链的还原释放，形成醛或末端醇基团。

作者在五个不同的切割位点测试了TR的引入效果，构建了多种杂交PKS，并在大肠杆菌BAP1和白色链霉菌J1074宿主菌株中评估产物。

该工作的优势之处在于可人为控制的立体选择性——作者可通过更换不同来源的酮还原酶（Ketoreductase，KR）结构域决定β-羟基的立体构型，实现(R)-和(S)-1,3-BDO的立体选择性合成；若PKS使用甲基丙二酰辅酶A作为延伸单元时，聚酮链上引入 α-甲基，其立体构型由酰基转移酶（Acyltransferase，AT）结构域类型决定。除此之外，作者发现天然ACP-TR配对可维持高立体纯度，而非天然ACP与TR配对可能导致立体选择性下降。

总的来说，作者通过开发ACP-TR双结构域插入策略，成功扩展了模块化PKS的催化多样性，建立了一个可用于从头生物合成非天然手性醇的模块化平台。这项工作为PKS的“即插即用”式工程奠定了基础，为设计合成定制光学纯的醇类分子开辟了新途径。

本文作者：WZH

责任编辑：TZS

DOI：10.1038/s41589-025-01883-7

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41589-025-01883-7