中国丝状真菌次级代谢分子调控研究进展

在目前已知的具有生物活性的微生物次级代谢物中约有50%是由丝状真菌产生的,其中包括人们所熟知的青霉素、环孢菌素A以及洛伐他汀等。鉴于丝状真菌次级代谢物在农业、医药和工业上的重要价值,它们的生物合成及其分子调控一直备受关注。丝状真菌次级代谢物的生物合成是一个复杂的过程,一般涉及多步酶学反应,该过程往往受到不同水平的调控。深入了解丝状真菌次级代谢的分子调控机制,可以为其产量的提高、新骨架化合物的发掘以及隐性次级代谢物的激活奠定重要的理论基础。本文以丝状真菌次级代谢分子调控为主线,重点介绍近40年来我国科研工作者在该领域取得的研究进展,并对这一领域未来的发展进行展望。     

丝状真菌次级代谢产物生物合成的表观遗传调控

丝状真菌产生的次级代谢产物是新药的重要来源之一,其生物合成过程受到众多因素的调控。最近的研究表明,表观遗传对多种丝状真菌次级代谢产物的生物合成具有调控作用。DNA和组蛋白的甲基化与乙酰化修饰是目前所知的丝状真菌主要的表观遗传调控形式。通过过表达或缺失相关表观修饰基因和利用小分子表观遗传试剂改变丝状真菌染色体的修饰形式,不仅可以提高多种已知次级代谢产物产量,而且可以通过激活沉默的生物合成基因簇诱导丝状真菌产生新的未知代谢产物。丝状真菌表观遗传学正逐渐成为真菌菌株改良的新策略以及挖掘真菌次级代谢产物合成潜力的强有力手段。     

丝状真菌次级代谢产物的功能与合成调控研究进展

真菌是具有高度多样性的微生物资源,其产生的次级代谢产物具有很多重要的作用,如紫外线防护,自身发育以及防御外部侵害,而这些次级代谢产物的生物合成需要多个基因参与调控。本文主要综述了真菌次级代谢产物的药用价值,在真菌发育过程中的生态功能以及合成调控机制。     

放线菌次级代谢产物研究进展

随着耐药细菌和新型病毒的不断出现，癌症的发病率和死亡率持续上升，迫使人们不断寻找新的化合物来治疗疾病。放线菌次级代谢产物结构新颖，作用独特，具有抗菌、杀虫、抗肿瘤、免疫抑制等活性，广泛应用于医疗、农业、食品等领域，深入挖掘放线菌资源来开发新型抗生素潜力巨大。然而从自然界分离的放线菌生产目标化合物的能力较弱，这直接影响其工业应用，增加其生产成本，因此构建目标化合物高产菌株显得尤为重要。本文以此为出发点，从放线菌新药资源挖掘和放线菌产抗能力提高两个方面对近年来的研究情况进行概述，为放线菌资源开发提供参考。     

丝状真菌杀松材线虫代谢产物研究进展

松材线虫病是破坏我国森林生态系统最为严重的病害,具有极强的传播性和破坏性,防治此种病害迫在眉睫。基于对物理和化学方式防治松材线虫的研究,对环境友好度最高的生物防治具有更广的研究前景。丝状真菌及其次级代谢产物,来源于自然,与传统的化学杀线虫药剂相比,对环境影响较小,针对松材线虫的致死作用更为专一,因此,从丝状真菌的次级代谢产物中分离获得杀松材线虫活性产物并测定其结构和活性,对于松材线虫病的防治具有重要意义。本文对丝状真菌产生的具有杀松材线虫活性产物的结构、活性展开综述,发现近二十年共有57个活性产物被发现,且结构多种多样,活性差别较大,为了更好地开展此领域的研究,本文对所有产物的结构和活性进行了系统总结,最后又对该领域的研究进行了总结和展望,以期对松材线虫病的生物防治和丝状真菌杀松材线虫次级代谢产物的深入研究提供参考。     

LaeA在丝状真菌次级代谢、生长发育和其他重要生物过程中的作用

LaeA是在构巢曲霉中首次鉴定的一种全局调控因子,其同源蛋白在丝状真菌中广泛存在,具有高度的保守性。LaeA及其同源蛋白序列存在S-腺苷甲硫氨酸结合基序,是一种甲基转移酶,可能影响组蛋白修饰,导致染色体结构的改变,进而调控一系列基因的表达。大量研究表明,LaeA及其同源蛋白参与调控丝状真菌多种次级代谢产物的生物合成,影响丝状真菌的生长发育和形态分化,甚至在丝状真菌生产有机酸和一些工业酶的过程中也发挥着重要作用。本文综述了LaeA及其同源蛋白的作用机制,以及该蛋白在丝状真菌次级代谢、生长发育和其他重要生物过程中的作用,并对存在的问题及应用前景进行讨论与展望。     

微生物次级代谢产物生物合成基因簇的克隆与异源表达

微生物次级代谢产物结构、功能极为多样,具有抗感染、抗肿瘤、免疫调节等多种生物活性,是新药研发的重要来源.随着新一代DNA测序技术以及生物信息学工具的快速发展,微生物基因组中大量次级代谢产物的生物合成基因簇(biosynthetic gene clusters,BGCs)被发现,BGCs克隆与异源表达在研究次级代谢产物中...     

丝状真菌新型全局性调控因子LaeA

全局调控在丝状真菌次级代谢调控及其生长发育过程中有着重要的作用。LaeA是2004年首次在构巢曲霉中被发现的第一个丝状真菌全局性调控因子,继而在烟曲霉、黄曲霉、产黄青霉、橘青霉中相继被报道。LaeA能够全局性调控抗生素和真菌毒素等次级代谢产物的合成,影响真菌形态分化,另外还通过影响沉默基因的表达从而调控未知代谢产物的产生,因而能为真菌中天然产物的开发提供新的重要途径。本文就其在丝状真菌中的发现、功能、作用机制及其应用等方面进行综述。     

利用合成生物学技术深入挖掘放线菌中活性次级代谢产物

放线菌是一类能够产生丰富生物小分子药物的微生物, 对人类的健康事业做出了杰出的贡献。但近几十年来, 来源于微生物并最终上市的药物越来越少, 而病原菌的抗药性问题却越发严重, 人们对新药的期待越来越迫切。本文介绍了近十年里发展迅速的合成生物学对微生物次级代谢产物研发的促进作用。合成生物学以工程化的思想对生命系统进行设计与改造, 使传统方法难以获取的放线菌次级代谢产物通过外源宿主得以产生, 充分利用了自然界的资源; 此外, 对次级代谢基因簇的合理设计和对生物元件的应用不仅使人们获得了自然界中原本不存在的新化合物, 还能使某些具有广泛应用价值药物的产量得以显著提高; 最后, 本文还介绍了合成生物学领域近些年DNA组装的新技术和新方法, 为从事次级代谢产物研发的工作者提供便利。     

药用真菌活性次级代谢产物研究

药用真菌作为我国传统中医药体系的重要组成部分,有着悠久的历史。它们能够产生丰富的活性次级代谢产物,具有神经保护、抗肿瘤、降血脂等诸多药效。然而,目前对大部分药用真菌次级代谢产物的化学和生物学研究较少。本课题组主要以抗肿瘤、抗炎、抗菌以及抗病毒等生物活性为指导,选择重要药用真菌进行化学研究,构建我国特色药用真菌代谢产物库。文章主要介绍近4年我们在这方面的研究进展。     

低温型真菌抗肿瘤活性次级代谢产物研究进展

真菌栖息生境及物种的多样性使其次级代谢产物化学结构和生物活性呈多样性特点,结构与功能多样的真菌次级代谢产物已成为新药先导化合物发现的重要资源。低温型真菌因其独特而恶劣的生存环境进化出特有的适冷特性及代谢途径,使其产生结构新颖、活性显著的次级代谢产物的几率大大提升,已成为药物研发的热点领域。近年来,研究者陆续从高海拔地区、南北极地和深海地带等低温生境分离鉴定出上百种结构新颖的次级代谢产物,并显示出抗肿瘤、抗菌、抗病毒和免疫调节等多种活性。本文对近10年来源于上述生境的低温型真菌抗肿瘤活性次级代谢产物的研究进展进行综述,为其用于创制抗肿瘤新药提供新思路。     

地衣及其内生真菌活性次级代谢产物研究进展

地衣是一种独特的菌藻共生体,能够在荒漠、高山、冻土等恶劣环境生存,具有特殊的生理结构和独特的生存环境.地衣及其内生真菌能够产生结构新颖、活性广泛的次级代谢产物,研究地衣及其内生真菌次级代谢产物对新型药用资源开发以及利用等方面都具有重要的意义.本文关注了近年来地衣及其内生真菌的次级代谢产物相关研究,并对其生物活性方面的研...     

Biodiversity amongst filamentous fungi

Diversities in fungi are manifold. Fungi themselves are heterogeneous and constitute at least three unrelated major taxa. Structural diversity reflects, in most cases, adaptive and functional strategies. Diversity in nucleic acids and chemical compounds is very high in several fungal taxa. Fungi play an essential role in the function of ecosystems. The diversity of plant parasites is extremely high and species-dependent associations exist. Saprobic fungi are most important in wood and litter decay and diverse taxa comprise the main decomposers in specific successional niches. Two dominating symbiotic systems have evolved convergently in various fungal groups, notably lichens and mycorrhizas, both remarkably diverse in their heterotrophic partners.     

丝状真菌代谢工程研究进展

丝状真菌(Filamentous fungi)作为重要的工业发酵微生物,在有机酸、蛋白质及次级代谢产物等关键生物基产品生产方面发挥着重要作用.自20世纪90年代代谢工程理念提出以来,尤其是代谢工程使能技术的创新及发展,极大地促进了丝状真菌细胞工厂的构建及其在工业发酵领域的应用.文中将系统介绍近年来丝状真菌代谢工程技术的...     

丝状真菌中的Velvet家族蛋白

丝状真菌是重要的微生物资源,能够产生大量的小分子活性化合物,如β-内酰胺类抗生素、夫西地酸、环孢霉素和他汀类药物等。这些小分子次级代谢产物的生物合成受全局性调控因子的调控,除丝状真菌中已发现的Lae A外,还存在一类具有Velvet结构域的特殊调控因子,它们在丝状真菌的生长发育和次级代谢调控中发挥着重要的作用。本文综述了丝状真菌Velvet家族蛋白(Ve A、Vel B、Vos A和Vel C)的结构特征及其对有性生殖、无性生殖和次级代谢产物合成等方面的调控作用,并探讨了可能的分子调控机制通路,为揭示次级代谢调控网络和激活沉默基因产生新型结构的化合物提供一定的参考价值。