植物聚酮合酶（PKS）催化起始底物与丙二酰辅酶A反复缩合形成聚酮中间体，再经Claisen、Aldol环合及芳香化反应，生成查耳酮、二苯乙烯、间苯三酚等结构多样的重要天然产物。因此，筛选新颖的PKS并发掘其生物学功能，对于阐明代谢产物的生物合成途径，开展酶催化组合合成构建结构新颖多样的非天然型天然产物库并用于筛选药物先导化合物皆具有重要意义。

　　蛇足石杉 Huperzia serrata (HS)，又名千层塔，因从中分离得到高效、可逆、高选择性的乙酰胆碱酯酶抑制剂石杉碱甲而广为人知。本中心博士研究生王娟同学在史社坡博士的指导下，从HS中成功克隆出新颖的PKS家族成员HsPKS3，其兼具多种功能，可催化合成简单喹诺酮生物碱、苄基丙酮、姜黄素类等成分。更为特别的是，HsPKS3能接受两个完全不同的底物并催化其发生“头碰头”缩合，生成C-2位取代喹诺酮生物碱和1,3-二酮类分子。目前，具备如此多样催化功能的PKS尚属首次发现。

蛇足石杉及HsPKS3催化合成喹诺酮及1,3二酮示意图

　　以HsPKS3作为工具酶，含有芳香环、杂环、饱和脂肪链等结构多样的辅酶A硫酯为起始底物，丙二酰辅酶A、非天然的延长单位如 β -酮酸和 β -酮酸的NAC硫酯等为链延长单位，开展了初步的组合合成研究，得到了系列喹诺酮及1,3-二酮类成分，并发现部分分子具有显著的抗炎活性。研究成果为酶催化构建非天然小分子化合物库并用于先导化合物的发现提供了参考。

　　本研究得到了国家自然科学基金和教育部新世纪优秀人才项目等资助，相关成果发表于国际著名的化学期刊 Organic Letter , 2016, 18: 3550‒3553上(http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.orglett.6b01501) 。

　　此外，课题组根据HsPKS3的体外催化特点，预测其可能与HS石杉碱甲的合成有关，相关研究正在进行中。