遇见-摘要

所有生物产生特殊的有机分子，从小分子挥发性化合物到大分子肽类，分子通过进化提供多种多样的细胞和生态功能。作为天然产物，它们广泛应用于医学、农业和营养学等领域。基因组信息的快速发展表明几乎所有生物的代谢能力都被大大低估，特别是在细菌和真菌领域的基因组挖掘技术正在加速代谢产物的发现，现在正在扩展到所有生命形式，包括原生生物、植物和动物等，新的组学技术正在高效推进分子多样性的挖掘进程。

遇见-内容

Whywemineandwhattomine

特定的代谢产物赋予有机体多样化的生理功能，从单细胞生物到多细胞植物和动物，代谢产物除了其本身功能外，广泛应用于人类社会，作为药物、农药、食品添加剂、着色剂和香料等（图1a）。基因组挖掘通过基于大数据分析发现特殊代谢物及其生物合成基因（图1b）。本文作者讨论基因组挖掘的目的、内容、方法和意义，以理解自然进化的力量。

Fig.1

Life’schemicaldiversity.

Whywemineandwhattomine

基因组挖掘促进新分子和生物合成途径发现与表征，并且有助于化学和生物合成的基础研究。基因组挖掘近年来的进展主要得益于微生物组和合成生物学领域的发展。在微生物组研究中专门代谢物的挖掘和编码其生物合成机制的基因为了解微生物组介导的关键机制提供参考，例如病原体抑制和宿主免疫调节等。在合成生物学中，通过基因组挖掘主要发现新颖的关键酶，用作代谢工程元件。在未来通过基因组挖掘可以实现酶的组合化甚至计算机辅助设计创造“newtonature”分子。

Wheretomine

细菌基因组挖掘取决于组学数据的可用性，因此该领域的发展依赖于测序技术的改进。迄今为止大部分基因组挖掘都是在细菌基因组上进行（图1c），将操纵子和生物合成基因簇等进行物理聚类以了解特定代谢产物的生物合成方式（BOX1）。

土壤微生物，特别是作为早期测序和挖掘工作的主要目标放线菌未来依然是研究重点。通过基因组挖掘可以研究与动物、植物和其他宿主生物体微生物群的未培养细菌的化学，同时体现微生物代谢物在调节宿主健康和疾病方面的重要性。无论是人类肠道细菌、植物根际微生物群落还是海绵微生物群，对微生物“暗物质”的宏基因组挖掘正在迅速揭示微生物对于宿主化学适应条件的必要性。真菌代表性丝状真菌如构巢曲霉和黄青霉等，真菌编码更多的生物合成途径。尽管真菌和细菌存在许多类似的次级代谢途径，但真菌也具有独特的酶促反应，例如还原性迭代聚酮合酶产生洛伐他汀。植物对于已知的特殊代谢物，植物占有较大比例（图1d）。近年来物基因组学备受

转载请注明:http://www.aideyishus.com/lktp/3434.html