虫生真菌非核糖体多肽活性产物生物合成潜力预测

作     者：张礼文 István MOLNÁR 徐玉泉 ZHANG Liwen;István MOLNÀR;XU Yuquan

作者机构：中国农业科学院生物技术研究所北京100081 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 

出 版 物：《合成生物学》 (Synthetic Biology Journal)

年 卷 期：2021年第2卷第5期

页      面：815-825页

学科分类：0710[理学-生物学] 071010[理学-生物化学与分子生物学] 07[理学] 

基　　金：国家自然科学基金(32070064,31870076,32070053) 中国农业科学院基本科研业务费专项(Y2020XK20) 中国农业科学院科技创新工程 

主　　题：肉座菌目虫生真菌 非核糖体多肽合成酶 非核糖体多肽 生物合成基因簇 序列相似性网络分析 

摘      要：肉座菌目虫生真菌合成的非核糖体多肽类天然产物具有抗菌、杀虫、抗癌、调节免疫等生物活性,在临床和农业等领域有重要应用价值。近年来,随着真菌基因组测序数量的迅速增加、注释和分析工具的不断进步,人们发现真菌基因组中存在大量产物未知的天然产物合成基因。准确有效地预测这些基因的功能,筛选最有潜力合成新颖天然产物的基因簇,可以提高天然产物挖掘的效率。本研究选取40株肉座菌目虫生真菌基因组,系统分析了编码非核糖体多肽合成酶的基因及基因簇。基于隐马尔可夫模型,预测了445个模块型非核糖体多肽合成酶和1243个类非核糖体多肽合成酶;通过提取腺苷酰化结构域,构建序列相似性网络,以已知功能的非核糖体多肽合成酶作为标签,利用马尔可夫聚类算法,分析了非核糖体多肽产物的主要类别,发现了可能合成线性多肽、环缩肽、脂多肽、生物碱等新型结构化合物的基因簇。研究结果不仅揭示了肉座菌目虫生真菌合成非核糖体多肽活性产物的巨大潜力,而且为通过激活沉默基因簇挖掘新产物、利用合成生物学手段改造合成途径提供参考。