聚酮合酶模塊中酮合成酶的研究進展

中國分類號：R9，Q71 文獻標志碼：A

文章編號：1001-8689（2025）07-0729-11

Research progress on ketosynthase in polyketide synthase module

AbstractKetosynthase （KS），one member of the polyketide synthase （PKS） complex enzyme，can catalyze the decarboxylation of the acyl coenzyme A derivatives to be loaded onto the phosphopantetheine（Ppant） chain of acyl carrier protein （ACP）and realize the extension of the polyketide chain，so it plays an important role in polyketide biosynthesis.In this paper，the structureand functionofKS，its interaction with other domains，and itsapplication in antibiotic biosynthesis were reviewed. Itcould provide a theoretical basis for the studyof the functionand regulatory mechanism of KS domains， the improvement of polyketide production，and the development of new polyketide antibiotics.

Key wordsKetosynthase; Polyketide; Antibiotic biosynthesis; Domain engineering

聚酮化合物（polyketides）是一類含有復雜多環結構和多樣功能基團、具有廣泛生理活性的天然有機化合物，在醫藥領域具有重要的應用價值，醫學廣泛應用的抗生素，如大環內酯類紅霉素、抗真菌藥物的棘球菌素和抗腫瘤藥物埃博霉素[等均主要來源于放線菌和真菌等微生物產生的聚酮化合物[2]。

聚酮化合物的生物合成主要依賴于聚酮合酶（polyketidesynthase，PKS）。PKS是一類大型多功能酶，負責將小分子羧酸通過反復脫羧縮合連接成長鏈聚酮化合物[3]。PKS基因簇一般由?；D移酶（acyltransferase，AT）、酰基載體蛋白（acylcarrierprotein，ACP）和酮合成酶（ketosynthase，KS）3個核心結構域以及酮基還原酶（ketoreductase，KR）、脫水酶（dehydratase，DH）、烯酰還原酶（enoyl reductase，ER）、硫酯酶（thioesterase，TE）等修飾結構域組成。KS又稱3-氧酰基合成酶或β-酮?；铣擅竅4]，通過脫羧縮合反應將聚酮中間體從上游模塊轉移到下游模塊的ACP結構域上，催化C-C鍵形成，實現了聚酮鏈的延伸。KS結構域不僅對形成不同生物活性功能的天然產物具有重要作用[5]，且在PKS模塊中各結構域之間具有最大和最保守的相互作用表面，在鏈長的確定、產品保真度和通路通量控制發揮著重要作用。因此了解KS的結構與功能不僅有助于揭示聚酮化合物生物合成的內在機制，還對工業上改造聚酮合酶從而提高聚酮化合物的產量、發掘新型聚酮化合物抗生素提供理論支持。本文旨在對KS結構域及其作用機制的研究進行綜述，為聚酮化合物的生產和在抗生素研發中的應用提供理論依據。

1KS結構域的生物學基礎

1.1KS的結構性質

KS結構域是聚酮化合物合成的關鍵酶之一，不僅為PKS重要組分，也存在于I型脂肪酸合成酶（fattyacidsynthase，FAS）中。KS在PKS中為離散性單功能酶，在FAS則是多個結構域連接在一起的聚合酶。雖然PKS與FAS裝配線中的組分各不相同，但KS結構域是脂肪酸和聚酮化合物合成中的關鍵碳-碳鍵催化酶。KS的氨基酸序列在細菌、真菌和植物中高度保守，特別是在催化核心區域和功能結構域同源性達到 90% 以上[7]，Cys-His-His催化三聯體是重要的區域功能區，負責了聚酮鏈的縮合反應，在不同來源的KS結構域均表現出高度保守性，Cys作為親核試劑攻擊底物的羰基碳，而His則扮演質子供體的角色。對擬南芥β-酮脂酰輔酶A合酶的誘變分析發現KS的Cys-His-Asn/His催化殘基具有將內二酰輔酶A與長鏈?；o酶A連接的功能[8]。

在聚酮化合物生物合成中KS結構域通常形成同源或異源的二聚體[9]，而與二聚體化相關的結構域在不同KS結構域中也表現出保守性。KS底物結合口袋由二聚體界面的多個殘基組成，通過與底物相互作用決定了KS對底物的特異性；KS結構域還具有膜錨定結構域和?；d體蛋白（acylcarrier protein，ACP）結構域[1等其他功能區，這些功能區序列在不同KS結構域中具有一定的保守性，這為研究KS結構域在不同生物中的功能和相互作用提供了依據，通過比較不同來源KS結構域的保守序列，可以預測和改造KS結構域以實現新聚酮化合物的生物合成功能。

1.2 KS的分類

KS種類繁多，已發現有20，000多個。根據KS氨基酸組成及其催化特征，Chen等[1]將其分成5個家族，并模擬了疊加的KS晶體結構（圖1）。

注：KS1（黃色）：自大腸埃希菌β-酮酰-ACP合成酶III；KS3（青色）：來自糖多孢紅霉菌DEBS2；KS4（粉色）：來自花生二苯乙烯合成酶。

圖1疊加的KS晶體結構[1] Fig.1Superimposed KS crystal structures[]

KS1家族為KASI或其變體，主要由細菌產生。KASIII也稱3-氧?；?ACP合成酶III和β-酮酰基-ACP合成酶III，是一種離散蛋白質，不與其他FAS和PKS共價連接，在I型（游離的）脂肪酸延伸循環中催化初始縮合反應。KS2主要由植物產生，通常為長鏈脂肪酸延伸酶/縮合酶和3-酮酰輔酶A合成酶。KS3是一個非常大的家族，由細菌和真核生物的3-酮酰-ACP合成酶I和I組成，通常存在于多結構域FAS和PKS中。KS4中的查爾酮合酶、二苯乙烯合酶和柚皮素-查爾酮合酶大多來自真核生物。KS5成員都來自真核生物，大部分是由動物產生的，它們主要是脂肪酸延伸酶。其中KS1、KS2、KS3和KS4在一級結構上略有相似，并且具有相似的催化三元化合物，它們以相同或相似的機理催化基本相同的反應。KS1-KS4似乎是同一家族的一部分，目前尚無關于KS5屬于這個家族的證據。在聚酮化合物或脂肪酸生物合成途徑中，KS1和KS3使用丙二酰輔酶A作為延長劑，而KS2和KS4則使用丙二酰-ACP，KS1、KS2和KS4將延長劑添加到酰基-CoA部分，而KS3成員將延長劑添加到?；?ACP分子上，KS5中的脂肪酸延伸酶與酰基輔酶A縮合成丙二酰輔酶A[12]。所有已知的KS1、KS3和KS4三級結構都具有硫解酶樣折疊，具有五層α-β-α-β-α結構[13]。KS2和KS5目前沒有晶體結構[14]。

2KS結構域的催化機制

2.1KS與底物的相互作用

在PKS裝配線上另一種關鍵結構域ACP是一種小的4螺旋束，在聚酮化合物合成中與KS協調作用，通過穿梭在底物和中間體之間，與每個催化結構域相互作用。功能性ACP（holo-ACP）需要在翻譯后將Ppant安裝到Ser殘基上，其中Ppant為底物拴系提供硫醇基團[15]。在KS結構活性位點的L形口袋由Ppant結合口袋和?；溄Y合口袋組成，它們大致相互垂直。Ppant結合口袋有兩個高度保守的Thr殘基（圖2中的T305和T307），它們與Ppant的第二酰胺的氧形成極性接觸，并且可能與進入活性位點時通過這些Thr殘基的其他羰基（如來自硫酯和丙二酸的羰基）相互作用，將Ppant部分錨定在相當寬敞的Ppant口袋的一側，更有利于與底物結合[16（圖2a）。在PKS中的一個Thr殘基被Ser取代，這兩個殘基的側鏈提供的極性接觸電位卻存在于所有KS中。如果這些殘基中的任何一個突變為Ala都導致在IgaPKS（多烯）和AntPKS（聚酮）系統酶活性受損[17]。并且該結構在ACP與另一個結構元素之間起到中介作用，促進磷酸鹽和Ppant的第一酰胺的極性接觸[16]（圖2b）。

與Ppant結合口袋的高相似性相反，不同類別的II型KS的底物隧道由于底物的多樣性而具有不同的性質。據報道IgaKS高度保守的D113的酸性側鏈會排斥β-酮酰基產物的重新加載，產生三酮的D113A突變體[18]；生物素生物合成的前體吡啶酰甲酯也是通過FAS合成的，表明甲酯基可以放入KS底物口袋中[9]。鮑曼不動桿菌的芳基多烯KS中的ApeO-ApeC和ApeR在口袋中具有Phe和Tyr殘基，可以與底物的苯環堆疊[20]；六環環丁酯結合的AntKS-CLF結構揭示了結合口袋中的羰基取向，導致其與底物結合更穩定[21]。

2.2KS與ACP的協同作用

PKS通過催化前體小分子羧酸進行反復地脫羧

圖2FabF的Ppant結合口袋[16] Fig.2The Ppant binding pocket of FabF[16]

注：（a）兩個蘇氨酸殘基的配位為Ppant插入鋪平了親水路徑；（b）Ppant結合袋的極性接觸網絡。

縮合形成多種聚酮體，在含有KS-AT-（DH-KR-ER）-ACP結構域的多肽能夠進行一輪多酮鏈伸長和精化[22-23]，這種結構域順序在脊椎動物脂肪酸、迭代PKS和順式AT型PKS中是保守的；而在反式ATPKSs中KS結構域似乎與上游模塊的ACP共同進化，其進化單元可表示為（DH-KR-ER）-ACP-KS-AT或AT-（DH-KR-ER）-ACP-KS。Nivina等[24]觀察到在反式AT組裝線中接受類似底物的KS與ACP聚集一起，這表明KS與其上游的結構域合作最密切。Helfrich等[25]發現反式ATPKSs的KS結構域通常與上游ACPs和修飾結構域共同進化，從而能夠更精確地預測生物合成分子結構。而在順式ATPKS的KS結構域與其上游模塊的ACP結構域之間的共同進化信號不夠強[26]。Zhang等[27]比較了4種已知產生氨基多元醇的大型PKS（每個PKS長25-30個模塊），發現來自巨型裝配線的結構域也存在相同的系統發育模式AT-DH-ER-KR-ACP-KS。Witkowski等[28]通過構建KS結構域和ACP結構域發揮作用所必需的4'-磷酸腺苷的兩個獨立突變體，還發現KS和ACP結構域可以跨亞基界面合作。在匹克霉素PKS模塊5（PikAIII）結構中的ACP和KS結構域都處于酰化狀態。在具有五酮基-ACPi-1的復合體中，來自前一個模塊的上游ACPi-1將前一個組件的五酮基產物輸送到KS活性位點側入口附近的位點。在與甲基丙二酰-ACPi的復合物中，模塊ACPi將甲基丙二酰基構建塊輸送到較低的活性位點入口[29]。ACP與KS的相互作用機制如圖3[30]。

圖3ACP與KS相互作用機制[30] Fig.3 The interaction mechanism between ACP and KS[30

從1990年紅霉素合成酶的測序開始，在順式-AT裝配線模塊的邊界上就被定義為KS為模塊的上游邊界，而ACP在下游邊界[31]。近年來發現通過KS-ACP模塊交換（如將KS結構域置于PKS模塊最下游，而將ACP放置在最上游）可能會提高聚酮化合物產率。Miyazawa等[2]采用這種更新的模塊邊界設計的PKS明顯優于傳統模塊邊界的PKS。在重新定義的模塊排序中，KS與其上游ACP及加工酶密切合作，從而確保了正確加工中間體，并且KS在聚酮化合物鏈傳遞到下一個模塊之前，可以確保會發生脫水或差向異構化等反應。因此ACP下游的KS在其中通常扮演著看門人的角色，確保只有一個模塊的酶產生的單一中間體被傳遞到下游。KS-ACP-KS結構域在NRPS-PKS界面上也存在于其他混合肽-聚酮生物合成機制中，如根霉素和花蕊A[33-34]；而在ChiD-KS10和RhiB-KS2中[35-36]，其第一個活性位點His的突變即可使KS的脫羧功能喪失，僅能催化ACP或PCP之間的?；螂幕D移，代表了混合多肽和聚酮天然產物生物合成中NRPS和PKS之間功能串擾的一種新機制。此外KS-ACP相互作用在底物傳遞過程中也起著重要作用，操控KS-ACP接口已經在I型FAS和PKS裝配線的工程構建顯示成功[37]，展示了工程設計FASII和PKSII途徑的廣闊前景。KS結構域與ACP結構域的相互作用作為PKS生物合成過程中的核心，對于鏈的傳遞和延伸起著決定性作用。

3KS結構域的多樣性和功能分化

3.1KS結構域的多樣性

Nivina等[24]發現在PKS裝配線中KS結構域可分為兩類，分別對應于順式AT和反式AT。順式AT型PKS中KS結構域的系統發育樹通常遵循宿主生物的系統發育模式，在單個生物合成基因簇中具有較高的序列同一性；在較小程度上也有物種內具有不同的裝配線[38-39]。也有例外，混合NRPS/PKS體系中的KS結構域，一個是將上游NRPS模塊中的肽中間體連接到聚酮擴展單元上，另一個是脫羧性KS結構域，其活性位點Cys殘基被Gln取代。這兩個組形成了獨立的分支，它們非常接近于反式AT型PKS的對應域[40]。其中相似性較高的KS幾乎都是延伸結構相似的聚酮中間體[41-42]。而在反式AT型PKS的不同位置發現具有縮合能力不足的KS0的非伸長模塊。通常KS0缺乏縮合活性是由HGTGT基序保守的His殘基突變所導致的。然而這種看似不活躍的KS實際上通過催化酰基鏈中間產物的易位在反式ATPKS中發揮著重要作用[43]。已經有研究發現來自反式AT型PKS的KS結構域比順式AT型PKS的KS結構域更少混雜[44]。

3.2KS結構域的功能分化

研究表明有些特殊的KS結構域在PKS系統中行使不同的功能，比如KS在發揮其擴展中間體的作用之前，可以選擇適當加工的中間體。Bretschneider等[45]發現在根瘤菌的聚酮化合物生物合成過程中KS結構域在乙烯基鏈分支中起關鍵作用。He等[46發現一個復雜的反式AT型PKS系統——FR901464，涉及一個非末端的TE結構域和幾個突變的KS結構域，KS結構域只負責將底物轉移到下一個結構域。此外III型PKS同源二聚體的KS結構域通常同時具有催化酮化合物的延伸和底物環化的功能，但是在替萘唑酸合成酶l（tenuazonic acid synthetase 1）中KS結構域僅具有環化作用而不具備催化酮基延伸的作用，其底物環化是通過催化 ³²²H is殘基從底物中的活性亞甲基部分提取質子而觸發的。此外還發現稻瘟菌的細氮苯酸合成酶1中KS混雜接受氨基酰基底物，且這種混雜性可以通過酶底物結合口袋中的單個氨基酸取代而增加[47-48]。Huang等[49]研究發現利納霉素（linamycin，LNM）PKS模塊3在混合NRPS-PKS接口上存在兩個KS結構域（KS1和KS2），這兩個KS域在系統發育上更類似于模塊化I型PKS的KS域。KS1和KS2共同介導了肽基中間體從NRPS模塊2轉移到PKS模塊3。其中KS1具有突變的催化三聯體（C2090-A2225-H2264），表明缺乏典型KS結構域（C-H-H）的脫羧功能。所以在LNM生物合成過程中KS1作為?；D移酶催化NRPS模塊2的PCP-肽基中間體轉移到PKS模塊3的ACP上，生成ACP-肽基中間體；KS2催化肽基-S-ACP1與丙二酰-S-ACP2之間的脫羧縮合，用聚酮擴展劑完成肽基中間體的延伸。

4KS在抗生素研發中的作用

4.1KS在經典抗生素合成中的作用

KS在天然產物合成中扮演著至關重要的角色，特別是在抗生素的研發中，KS通過精確地搭建起復雜而精細的聚酮骨架，對于構建具有醫療價值的抗生素至關重要。

紅霉素作為一種聚酮化合物，在其生物合成中KS不僅催化從丙二酰輔酶A到長鏈酰輔酶A的縮合形成紅霉素的聚酮骨架，還通過其保守的Cys-His-Asn催化三聯體確保了聚酮鏈的精確延伸和環化，從而塑造出紅霉素的多環結構[50]。這種精確的分子構建不僅體現了KS在紅霉素生物合成中的精細調控，也展示了其在創造具有復雜結構的抗生素中的關鍵作用。同樣四環素類抗生素的生物合成[51]也涉及一個復雜的PKSⅡI途徑，其中KS的活性和底物特異性決定了聚酮鏈的延伸和最終產物的多樣性[52]。KS不僅參與聚酮鏈的起始步驟，通過KS的特異性決定四環素類抗生素特有的丙二?；被鹗紗卧?，還通過其對不同?；w的選擇性，影響著四環素的化學結構和生物活性，對四環素的抗菌活性至關重要[53]。

此外KS還在合成多種抗生素中扮演著關鍵角色，包括匹馬霉素（pimaricin）[54]、制霉菌素A1（nystatinA1）[55]、四霉素（tetramycin）[56]、兩性霉素B（amphotericin B）[57-58]、菲律賓菌素（filipin）[59]以及克念菌素（candicidin）[60]等（圖4）抗生素的生物合成過程中，KS的參與不僅提高了化合物合成的精確性，還確保了最終產物的結構多樣性和生物活性，進一步豐富了抗生素的種類和應用范圍。

4.2KS在新型抗生素開發中的潛力

隨著病原菌耐藥性問題的日益嚴重，KS在新型抗生素開發中的潛力受到了廣泛關注。通過基因工程技術可對KS結構域進行定向改造，拓寬其底物特異性，推動新結構和活性抗生素分子的合成。Gladiolin是一種新型大環內酯抗生素（圖5），對結核分枝桿菌有顯著抑制活性[61]。而etnangien是一種高度不穩定的抗生素[2]，與gladiolin結構相似。因為gladiolin不含有etnangien中易降解的六烯基團[63]，所以gladiolin穩定性更高，即使在常規條件下也能保持活性，并且其對哺乳動物細胞的毒性較低[64，這些特性使gladiolin成為開發新型抗生素藥物的有力候選。

在gladiolin的生物合成途徑中，gbnD1-D6基因簇編碼的6個trans-AT型PKS，與周圍的聚酮加工酶和相關蛋白編碼基因共同構成了一個精密的生物合成機器。gbnB、gbnN和gbnP編碼的trans-AT酶在聚酮鏈的起始和延伸步驟中發揮著至關重要的作用[61]。GbnB特異性地作用于琥珀酰輔酶A，催化琥珀酰基轉移到KS結構域下游的ACP結構域，隨后將琥珀酰單元反向轉移到KS的活性位點Cys上，從而啟動生物合成過程。GbnN則對丙二酰輔酶A具有特異性，負責將丙二?；鶊F加載到KS結構域下游的ACP上，為聚酮鏈的延伸提供必要的單元。GbnP的作用雖然尚不詳盡，但它可能參與聚酮鏈的加工或轉運，與其他trans-AT酶協同作用確保聚酮鏈的正確加工和在細胞內的適當定位[65]。盡管gladiolinPKS存在20個KS結構域，實際上從琥珀酰輔酶A起始單元和16個丙二酰輔酶A延伸單元組裝聚酮鏈的過程只需要17個鏈延伸反應[61]。這意味著其中3個KS結構域在這一過程中扮演了AT的角色，它們將聚酮鏈從一個ACP轉移到另一個ACP，而不是直接參與鏈的延伸。這種轉?；磻谄渌鹴rans-AT型PKS途徑中通常由特定的KS0結構域催化，這些KS0結構域缺少催化鏈延伸所必需的HGTGT基序中的His殘基[5]。這種效率和多功能性的特點，為通過合成生物學和酶工程方法進一步優化和改造gladiolin的生物合成途徑提供了可能。通過精確調控KS的活性和選擇性，有望開發出新型的抗生素。

Fig.4Chemical structures ofantibiotics synthesized byKS

圖4KS參與合成的抗生素化學結構

圖5Gladiolin（A）和etnangien（B）結構的比較 Fig.5Comparison of the structure of gladiolin（A） and etnangien （B）

5KS結構域的改造策略與應用

聚酮化合物在組合生物合成中因其化學結構的靈活性而受到重視。通過設計和重組PKS模塊，采用結構域交換、模塊重組和基因突變等方法，可以在宿主細胞內創建新的合成路徑，從而促進新型化學結構化合物的產生，并提升產物的產量與純度，來開發具有創新結構和生物活性的新型聚酮化合物。

5.1 模塊交換

模塊交換策略基于PKS的模塊化特性，一個PKS系統特定的模塊與另一個PKS系統中的對應模塊進行替換，改變了PKS的底物選擇特異性、產物結構和生物活性。Klaus等[67]將6-脫氧紅霉內酯B合成酶（6-deoxyerythronolideBsynthase，DEBS）的PKS模塊3中的KS-AT-ACP結構域的多肽連接區域的保守序列分別替換到DEBS的PKS模塊1、2和3，導致了底物選擇性的顯著變化，使得原本專門識別甲基丙二酰CoA的PKS系統能夠接受丙?；鵆oA、甲基丙二?；鵆oA以及丙二?；鵆oA作為底物，使得PKS能夠合成出新的三酮內酯衍生物。Sugimoto等[8]使用了金鏈菌素（aureothin）的AT-DH-KR-ACP-KS模塊，并在KS-AT連接肽的保守區域和ACP對接域之間進行替換，改變了模塊間的相互作用，成功地合成了金鏈菌素的同系物。

5.2 定點突變

定點突變是通過在DNA序列上精確地操作特定堿基的插入、替換、刪除，來調整PKS的化學結構，專門改變PKS中某個特定結構域對底物的偏好和催化能力，或者影響不同結構域之間的相互作用。Robbins等[69]對DEBS模塊1的KS結構域HGTG序列中的關鍵活性位點殘基Cys或His替換為Ala，成功地實現了對KS結構域活性的有意抑制。Koch等[7]通過識別PIKTE結構域中的S148C活性位點并對其進行突變，成功提高了KS對底物的適應性，進而合成了具有不同結構的大環內酯類化合物。Murphy等[71]比較了Mycolactone聚酮合酶的KS與已知DEBS的KS3和AT3二域（EryKS3AT3）的晶體結構，識別出可能影響KS結構域底物結合口袋的關鍵氨基酸殘基，對EryKS3的活性位點中的特定氨基酸進行了精準替換，評估了這些突變體對一系列替代硫酯底物的縮合反應活性，表明盡管大多數突變體在催化特性上與原始酶相似，但當Ala154被Trp替換后，該突變體（Ala154Trp） 顯著提升了對多種非天然底物的催化效率和作用范圍。

5.3前體指導下的新聚酮化合物的合成

前體指導合成策略是通過向培養系統中引入特定的前體分子，有效地引導PKS合成出結構新穎的聚酮化合物。在這一過程中通過破壞PKS模塊1中的KS結構域的活性，進而利用外部添加適當前體分子，實現對PKS合成途徑的重新編程，從而合成出具有新生物活性的聚酮化合物[72]。Kinoshita等[72]利用KS失活的DEBS突變體（圖6），通過添加不同的非天然三酮前體，成功合成了一系列16元大環內酯。這些研究不僅證實了KS對非天然底物的耐受性，還表明了KS在選擇性識別和處理底物方面的靈活性，擴展了聚酮化合物的結構和功能范圍。

Jacobsen等[73]通過在紅霉素合成途徑中引入一個遺傳阻斷使PKS模塊1中的KS結構域失去活性，進而使得DEBS無法正常合成6-脫氧紅霉素B（6-dEB）。而向這種阻斷突變體中添加了設計的合成分子，導致這些外源添加的分子能夠被高度選擇性地轉化為包括芳香性和環擴張變體的非天然的聚酮化合物（圖7）。這種方法不僅為聚酮化合物的多樣性和復雜性提供了新的視角，也為進一步探索和開發新型生物活性物質提供了強有力的工具。

6問題與展望

KS作為PKS關鍵的催化組件，其結構與功能對于理解聚酮化合物的生物合成機制至關重要。盡管近年來在KS的結構、功能以及其在聚酮化合物生物合成中的應用方面取得了顯著進展，但仍存在一些挑戰和未來研究的潛在方向。雖然KS結構域在不注：紅色框為紅霉素DEBS中KS結構域被失活。

圖6紅霉素全長DEBS[72] Fig.6Erythromycin full-length DEBS[72]

圖7前體指導下的新聚酮化合物的合成[73] Fig.7Synthesis of new polyketides compounds guided by precursors[73]

同生物中具有高度保守性，但由于KS結構域的多樣性和功能分化，在順式和反式AT型PKS中的不同作用機制，以及在混合NRPS/PKS體系中的功能串擾都是值得深入研究的領域。另外雖然通過結構域交換、模塊重組和定點突變已經能夠設計和構建新的PKS系統，合成具有新穎結構和生物活性的聚酮化合物，然而如何精確控制KS結構域的底物選擇性和催化特性、如何優化PKS系統的模塊化組裝及KS結構域的工程化與應用是當前研究的熱點。此外KS結構域在聚酮化合物生物合成中的精確作用和調控機制，尤其是在鏈長確定、產品保真度和通路通量控制方面的作用，仍然是研究的前沿。因此了解這些機制不僅有助于揭示聚酮化合物生物合成的內在規律，也為工業生產新型聚酮抗生素提供了理論基礎。隨著合成生物學和基因組編輯技術的發展，KS結構域的研究和應用前景將更加廣闊。通過這些技術，研究者們有望在更深層次上理解和操縱KS結構域，從而在聚酮化合物的生物合成中實現更高效和可持續性生產。

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