他们“唤醒”沉默的基因激活微生物“生命暗物质”

王纳

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从海量基因信息库中提取有效信息，用以促进不同类型的天然产物合成。(科研团队供图)

　　广州日报讯（全媒体记者王纳通讯员朱诗颖）微生物具有合成多种天然产物的能力，成为人类药物开发的宝库，但在微生物合成天然产物时，大量合成基因仍处于“沉默”状态，它们的产物被称为微生物“生命暗物质”。如何有效激活并挖掘这些“生命暗物质”，是限制新天然产物发现的瓶颈。

　　随着基因测序技术的普及和基因组分析方法的成熟，人们有望绕过繁冗的改造工序，突破菌株个体的差异性，为揭示天然产物合成的普适规律和开发改造工具提供思路。

　　4月12日，中国科学院深圳先进院合成生物学研究所研究员罗小舟、美国加州大学伯克利分校教授Jay D.Keasling及深圳湾实验室化学生物学研究所研究员唐啸宇在《自然—代谢》发表最新研究成果。

　　研究团队利用泛基因组分析技术，在链霉菌属中鉴定了597个基因，并发现一个关键途径，可以显著提升链霉菌的天然产物产量，产生具有药物潜力的新化合物，对开发新型抗生素以及提高天然产物产量具有重要意义。

　　建立“细胞工厂”产量新策略

　　放线菌是生产抗生素的主要微生物之一，而链霉菌是放线菌门类中最典型的一类，它是已知的天然产物生物合成基因簇最丰富的微生物之一，被称为“细胞工厂”。

　　如果能找到产生生物活性物质能力有差异的链霉菌菌株，并研究哪些基因可能与活性物质的高产共同进化，就有望开发出改造链霉菌促进产物合成、激活沉默基因簇的新方法，有望揭秘微生物代谢“生命暗物质”。

　　对此，罗小舟团队花了将近4年的时间，利用泛基因组分析技术系统分析整个链霉菌属的基因组，跳过了对放线菌单个菌株的研究，聚焦种群规律，建立了囊括20余种不同放线菌菌株的公共操作平台，通过“自下而上”的方式开发了普适性的改造方法。

　　在该研究中，研究团队通过泛基因组分析技术，鉴定了与聚酮化合物基因簇共同进化的597个基因，并发现其中由辅酶吡咯喹啉醌（PQQ）合成的基因簇在链霉菌合成天然产物过程中发挥了关键作用。

　　罗小舟介绍，团队将持续推进菌株的开发改造工作，探索链霉菌在生产抗生素和天然产物等方面的产业应用。