基于链霉菌US43基因组信息的天然产物挖掘研究文献综述

 2022-12-29 07:12

陈欣桐开题报告：【研究背景】天然产物因其结构多样性、活性丰富，一直是临床用药的重要来源，微生物作为天然产物的重要储存库，从其中发现了大量的抗生素用于临床治疗，极大地改善了临床治疗的现状，有效的延长了人类的寿命[1]。

但是，由于临床上药物的广泛不合理使用以及自身耐药机制的原因，抗生素的使用由黄金时期进入了耐药严重的后抗生素时期，因此寻找新的活性天然产物迫在眉睫。

链霉菌属作为放线菌中种数最多的一属，以产生抗生素种类最多而著名，因此从链霉菌中分离新的化合物是当前研究的热点。

传统的微生物天然产物发现过程是将目标菌株在适当条件下培养发酵，以活性为导向，通过多种分离纯化方法得到相应的活性化合物，之后对其进行结构确证。

传统的天然产物发掘具有耗时长、工作量大、效率低下以及重复发现的缺点，制约了其发展。

此外，随着高通量测序技术的进步、生物信息学的发展和大量天然产物合成途径的阐释而建立起来的天然产物挖掘技术，给人们带来了一种更加理性的天然产物发掘策略[2-3]。

基因测序发现微生物尤其是链霉菌中包含大量生物合成基因簇，但我们从中只发现了大约30%的基因簇对应的产物，其余70%的基因簇均处于低表达或沉默状态。

天然产物生物合成机制的深入研究使得大量的天然产物生物合成基因簇被克隆及分析，为应用生物信息分析平台深入挖掘未知天然产物奠定了良好基础[5-6，8,9]。

目前天然产物生物合成途径的解析已经广泛涉及到多种结构类型，如非核糖体肽类（NRP）、聚酮类（PK）、NRP/PK杂合型等，其中研究最清楚的是含量丰富、成药性高、结构可预测的两类化合物：聚酮（PK）和非核糖体肽（NRP）。

基因组挖掘（Genome mining）首先对感兴趣的目标微生物进行基因组测序，随后进行生物信息学分析并从中定位感兴趣的沉默基因簇，选择合适的激活方法激活沉默基因簇，最后通过LC-MS等分析手段确证其表达产物的结构[4，7，0]。

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