天然产物是新药研发的重要源泉，但其成药潜力高度依赖于结构优化。复杂天然产物的碳骨架由于化学性质惰性，选择性的结构修饰极具挑战，而罕有实现；在药物生产方面，一些非微生物来源的天然药物，常需通过天然提取，或者高难度的全合成方法进行制造，生产效率低下且成本高昂。因此，如何开发普适、高效的骨架修饰与合成方法，是化学领域的难点和热点，亦是当前药物在研发和生产两端有待解决的瓶颈。本实验室长期致力于天然产物骨架的高效构建和选择性修饰这一科学问题，一方面从解析聚酮合酶体系催化合成、组装和环合碳链的核心分子机制出发，利用酶工程和合成生物学等手段对聚酮合酶催化合成碳链过程进行精准操控，来实现对聚酮、生物碱等重要天然产物的定向生物合成以及骨架结构的精准修饰（Bottom-UP策略）；另一方面采用Top-Down策略，从解析植物甾醇的生物降解机制出发，通过工程化手段精准控制微生物降解植物甾醇和修饰甾体骨架的过程，以廉价的植物甾醇为原料进行甾体药物的高效合成和创新。通过生物合成与化学合成结合的方式，发展针对各类天然产物骨架的普适、高效的合成与编辑策略，用于拓展结构多样性和提高药物的生产效率，实现对天然产物资源的深度开发及天然药物的高效创制。