科研人員系統(tǒng)總結(jié)真菌非核糖體肽生物合成途徑工程化改造進(jìn)展

　　近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所微生物智能設(shè)計(jì)與合成創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)和國(guó)外科研單位合作，全面總結(jié)了十余年來(lái)真菌非核糖體肽生物合成途徑工程化改造的主要進(jìn)展、瓶頸問(wèn)題和發(fā)展方向。相關(guān)綜述文章發(fā)表在《天然產(chǎn)物報(bào)告（Natural Product Reports）》。

 

　　真菌合成的非核糖體肽類次級(jí)代謝產(chǎn)物是醫(yī)用和農(nóng)用藥物的重要來(lái)源，如青霉素、頭孢菌素、棘白菌素和PF1022A等，在抗菌和殺蟲(chóng)等方面發(fā)揮著重要的作用。文章系統(tǒng)總結(jié)了當(dāng)前真菌非核糖體肽生物合成途徑4種工程化改造的方法：原菌激活和異源表達(dá)、前體導(dǎo)向的生物合成和突變合成、組合生物合成和酶工程、體外生物合成和化學(xué)酶合成。接著分別對(duì)寡聚環(huán)縮肽、環(huán)肽和環(huán)縮肽、聚酮-非核糖體肽雜合分子以及類非核糖體肽合酶參與生物合成途徑的工程化改造進(jìn)行了總結(jié)。目前，真菌非核糖體肽生物工程化改造研究最為深入的是生物防治真菌合成的殺蟲(chóng)寡聚環(huán)縮肽，展示了通過(guò)改造非核糖體肽合成酶來(lái)合成新骨架活性產(chǎn)物的巨大潛力，也為其他類型真菌非核糖體肽合成酶的研究提供了范式。然而，受限于大多數(shù)真菌巨型非核糖體肽合成酶（大于數(shù)百甚至上千千道爾頓）異源表達(dá)的技術(shù)瓶頸，多于三個(gè)模塊的非核糖體肽合成酶的改造鮮有報(bào)道。文章進(jìn)一步分析了理論與現(xiàn)有方法存在的差距，特別是和原核非核糖體肽合成途徑工程化改造之間的差距，探討了當(dāng)前該領(lǐng)域的局限性和優(yōu)先發(fā)展的方向，對(duì)未來(lái)工程策略的升級(jí)提供了建設(shè)性的建議。

 

　　該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金和中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程等項(xiàng)目的資助。
 

　　原文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/np/d2np00036a