虫生真菌非核糖体多肽活性产物生物合成潜力预测
2021-11-29张礼文IstvMOLN徐玉泉
张礼文,István MOLNÁR,徐玉泉
(1 中国农业科学院生物技术研究所,北京 100081;2 美国亚利桑那大学西南天然产物研究中心,亚利桑那州 图森85706,美国)

通过测序和注释,发现真菌基因组中存在大量参与非核糖体多肽天然产物生物合成的基因簇[1],具有合成结构多样化合物的巨大潜力[2]。大多数真菌非核糖体多肽合成酶(nonribosomal polypeptide synthetase,NRPS)包括多个由腺苷酰化(adenylation,A)、巯基化(thiolation,T)和缩合(condensation,C)等结构域组成的模块。在生物合成的过程中,腺苷酰化结构域先将氨基酸或羟基酸前体单元加载到巯基化结构域上,然后缩合结构域缩合前体单元和中间产物合成非核糖体多肽[3]。除了这3个核心结构域,非核糖体多肽合成酶还可能包含修饰前体单元或中间产物甲基化、差向异构化的结构域,以及终止延伸和释放产物、末端缩合等功能的结构域,从而使合成的产物结构更加复杂多样。
肉座菌目虫生真菌能够产生大量具有抗菌、杀虫、抗癌、调节免疫等活性的天然产物,如环孢霉素和白僵菌素等,具有重要药用和农用价值[3-8]。通过基因缺失和互补、异源表达、化合物结构解析等方法,阐明了部分肉座菌目虫生真菌天然产物生物合成基因簇的功能,如合成破坏素(destruxins)、白僵菌素(beauvericin)、白僵菌环四肽(bassianolide)和serinocyclins 等[9-13],然而,很多基因簇在常规实验室条件下不表达,因此绝大多数基因簇的产物未知[14-15]。在过去数年中,使用特定方法激活沉默基因簇的表达在发现新型真菌天然产物方面虽然取得了重大进展[1,16-17],然而,面对数以千万计的生物合成基因簇,通过实验的手段鉴定其功能十分费时费力。……
