生物合成基因簇

本文作者对前人发现的短寿命新型抗菌剂epifadinj进行了报道并发表了自己的一些观点，他认为前人的研究为探索这些新领域和验证关于短寿命代谢物的假设提供了基础，同时也为揭示菌群中丰富多样的化合物提供了卓越的范例。这种研究将激发这一领域的研究活力。对于这些化合物，从初步检测到结构解析的化学分析都面临重大挑战，可能需要针对每个案例定制独特的方法。

生物合成基因簇表皮葡萄球菌新型抗菌剂短寿命代谢物生物分子工程

蜜蜂肠道菌群

郑浩团队Nature子刊：挖掘蜜蜂肠道菌群，发现新的抗致病菌天然产物

社会性传粉昆虫式全球农业的重要组成部分，比如蜜蜂和大黄蜂。蜜蜂和大黄蜂与一个简单但是受到宿主限制的肠道群落有关，这个群落可保护宿主免受病原体感染。中国农业大学的郑浩团队在Nature Communications发表文章，通过研究蜜蜂肠道微生物群中生物合成基因簇（BGC）的多样性，发现蜜蜂肠道菌群中广泛存在小分子编码BGC，并鉴定出具有抗菌潜力的新型核糖体肽，揭示出细菌衍生的天然产物可作为潜在的抗菌剂来对抗致病性感染。

蜜蜂肠道菌群生物合成基因簇天然产物抗菌肽

生物合成基因簇

ABC-HuMi：人类微生物组生物合成基因簇存储库

人类微生物组已成为多种生物活性天然产物的丰富来源，在治疗应用方面具有巨大潜力。近日，萨尔兰大学研究人员在Nucleic Acids Research发表最新研究，开发出ABC-HuMi（https://www.ccb.uni-saarland.de/abc_humi），一个通过计算预测来自人体主要部位和系统的生物合成基因簇 (BGC) 的存储库。通过捕获不同人体部位复杂的生物合成潜力，为发现和表征新的生物活性化合物提供了全面的资源，值得关注。

生物合成基因簇数据库研究论文基础研究人类微生物组

发酵食品

国内团队：发酵食品是生物合成基因簇和次级代谢产物的储存库

微生物的生物合成基因簇（BGC）能够编码具有生物活性的次级代谢产物，它可以在微生物-微生物和宿主-微生物相互作用中发挥重要作用。发酵食品被认为对人体健康有益，然而全球食品发酵中次级代谢物的生物合成潜力的多样性和分布在很大程度上仍然未知。江南大学吴群教授团队在Microbiome发表最近文章，通过宏基因组学分析对全球发酵食品中的BGC进行了大规模和全面的调查，研究表明发酵食品是尚未开发的BGC和具有生物活性的次级代谢产物的储存库，这项研究将有助于阐明发酵食品对健康有益的潜力，并提示从发酵食品中开发新型生物活性化合物的发展前景。

发酵食品生物合成基因簇研究论文基础研究次级代谢产物

生物合成基因簇

陈义华+唐啸宇等：人类相关细菌为适应环境会采用不寻常途径合成3-乙酰化的四聚物

Tetramates类化合物是一类含有吡咯烷-2,4-二酮环结构骨架的天然产物，具有抗菌、抗病毒、细胞毒性和植物毒性等生物活性。近日，深圳湾实验室唐啸宇、中科院微生物所陈义华及团队在Microbiome发表最新研究，系统地阐释了人源细菌产生3-乙酰化内酰胺类天然小分子的机理，并揭示了生境适应性压力可驱使不同细菌产生不同类型内酰胺类化合物以适应不同生存环境的进化策略，值得关注。

生物合成基因簇乙酰化研究论文基础研究变形链球菌

细菌天然产物

Science：从古人牙结石中重建细菌基因组，挖掘天然产物

细菌天然产物古人类牙结石菌群生物合成基因簇

CRISPRi技术

Nature子刊：使用CRISPRi技术从复杂文库中高通量检索所需序列

随着测序技术的快速发展，从宏基因组文库中捕获DNA为探究微生物多样性提供了新机遇，目前构建大型宏基因组文库中靶向检索克隆仍需要多步稀释和PCR筛选，严重阻碍了进程。 CRISPR-Cas已被用于精确克隆目标基因组序列，但还未能从复杂的宏基因组库中访问序列。近日，美国洛克菲勒大学在Nature Biotechnology发表最新研究，利用核酸酶活性缺失的Cas9建立了一个CRISPR反筛选中断线路，可高效的从复杂文库中检索目标克隆。总之，该研究为科研人员挖掘以前无法接触到的微生物群落多样性提供了新工具，值得关注和尝试。

CRISPRi技术遗传多样性研究论文基础研究细菌天然产物

海洋菌群

Nature：深挖海洋菌群的生物合成潜力

海洋菌群生物合成基因簇

合成生物学

Cell：合成生物学方法新突破，助力挖掘微生物组代谢物

微生物生成的天然产物是一座仍待挖掘的巨大宝库，这些天然产物的生成依赖于微生物编码的生物合成基因簇（BGC）。然而，目前对BGC的研究仍然存在多方面的技术难题，阻碍了对微生物天然产物的挖掘。Cell最新发表的论文报道了一种新方法，可以设计能在多样化的细菌和真核微生物中实现跨界表达的遗传元件，可用于发现和表征微生物组中的天然产物及其生物合成通路。

合成生物学天然产物生物合成基因簇

靶向基因组挖掘

ARTS-DB：抗生素抗性靶标数据库

本文中作者展示了抗生素抗性靶标搜寻器（ARTS）数据库，这是一个综合性存储库，包含来自 NCBI 的 RefSeq 和 GEM 目录的高质量细菌基因组集，并使用靶向基因组挖掘（TDGM ）策略进行处理。ARTS 数据库允许研究人员快速访问预先计算的 ARTS 结果并通过更广泛的视野探索细菌界。作者相信 ARTS 数据库将成为寻找新型天然产物的重要资源。ARTS 数据库可在 https://arts-db.ziemertlab.com/ 上在线公开访问，没有访问限制。

靶向基因组挖掘 ARTS 数据库生物合成基因簇宏基因组组装基因组抗生素

宏基因组组装基因组(MAGs)

Nature子刊：地球微生物组的基因组目录

鸟枪基因组的细菌和古细菌基因组的重建使人们对生态学以及与环境和宿主相关的微生物群落的进化有了深入的了解。本文中，作者将这种方法应用于从覆盖整个地球各大洲和海洋的不同栖息地收集的10,000多个宏基因组。该综合目录包括52,515个由宏基因组组装的基因组，它们代表跨越135个门的12,556个新的候选物种水平的操作分类单位。该目录将已知细菌和古细菌的系统发育多样性扩展了44％，可广泛用于简化的比较分析，交互式探索，代谢建模和批量下载。作者演示了这一集合的效用，用于了解次级代谢物的生物合成潜力和解决成千上万的新宿主与未被培养的病毒的联系。该资源强调了以基因组为中心的方法在揭示影响生态系统过程的未培养微生物的基因组特性方面的价值。

宏基因组组装基因组(MAGs) 地球微生物组（GEM）系统发育多样性宏基因组分箱次级代谢产物

微生物天然产物

Nature Reviews：如何从放线菌中发现新的天然产物（综述）

放线菌是一类呈菌丝状生长和以孢子繁殖的革兰氏阳性细菌，生产大部分临床使用的抗生素和其他具有医疗或农业用途的天然产品。现代“组学”技术揭示了放线菌的基因组具有巨大的天然产物合成潜力。发表在Nature Reviews Microbiology上的一篇综述，认为将对放线菌生态学的深入了解并与最先进的计算方法相结合，有助于发现诱导沉默基因簇表达的小分子和其他刺激因素，加速重新启动对其宝贵的生物活性天然产物的筛选工作和对放线菌代谢这一天然产物宝库的探索。

微生物天然产物放线菌生物合成基因簇生态位特化基因表达调控

羊毛硫抗生素

羊毛硫抗生素在疾病治疗中的巨大潜力（综述）

开发新的抗菌药物是抑制耐药菌出现的关键，唾液链球菌可能是发现新的唾液链球菌素的丰富宝库。在抗生素耐药性普遍出现的现代，唾液链球菌素的独特结构和作用方式使得其在开发新的抗生素和新颖的抗菌疗法方面具有巨大的价值。发表在Trends in Microbiology的一篇综述描述了羊毛硫抗生素唾液链球菌素的生物合成、抗菌活性、结构和作用方式，并为微生物学这一重要领域的未来发展提供了意见和建议。

羊毛硫抗生素 Bacteriocins antibiotic resistance Streptococcus salivarius lantibiotics

植物微生物组

Science：病原菌激活植物内生菌群的抑病功能

抑病型土壤的研究主要集中在特异性抑病土壤上，目前已经有很多高水平文章解析过抑病型微生物群落，这篇Science无疑是最新和最全的一篇。从内容上来，描述了抑病型土壤的群落结构和功能；得到了候选功能菌株，并通过培养组得到了大量的分离株，并开展菌株功能验证；而后进行功能基因的筛选，敲除和验证，最终形成了一个完美的故事。确实是本领域研究的学习模板，并值得我们重现这篇文章的分析过程。这篇文章关注的是抑病型微生物群落的解析，对于抑病型微生物群落的形成也十分重要，那么内生菌群是如何被植物招募并进入根系内部的呢？是否根系分泌物在这个过程中也起着重要作用？相信这将是很有意思的故事。

植物微生物组作物真菌病害植物内生菌根际菌群甜菜

菌群研究工具

同济大学：MetaMed连接菌群功能与药物治疗学

了解人类微生物组如何影响人类健康对治疗疾病和减少临床研究中的不良副作用具有重要影响。同济大学刘琦、曲伸与团队在mSystems上介绍了MetaMed（http://metamed.rwebox.com/index），这是一种新颖且集成的全系统关联映射系统，可将细菌功能和药物疗法联系起来，为深入研究微生物疗法对人类健康的影响提供了新的假设。此外，作者研究发现了生活在环境中的微生物与药物之间的全面关系，为发现具有巨大医药应用潜力的微生物群代谢物提供了丰富的资源。

菌群研究工具 biosynthetic gene clusters medicine therapeutics Metabolism microbiota

宏基因组分析工具

Science：从人类微生物组的数据海洋中，揪出菌群的生物活性小分子

已有不少研究揭示了菌群在生理和疾病中的作用，但其中涉及的菌群分子和相关机制仍有很多未知。Science刚刚发表了由普林斯顿大学Mohamed S. Donia团队主导的最新研究，报道了一种新的算法MetaBGC，与合成生物学方法结合使用，可从人类宏基因组数据中鉴定具有生物活性作用的菌群小分子。该研究中以II型聚酮合酶（TII-PKS）的生物合成基因簇（BGC）为例进行分析（这是一类不常见的细菌BGC，但其已知的小分子产物中包括四环素和抗癌药阿霉素，具有临床药用价值），表明TII-PKS BGC广泛存在于人类微生物组成员中。这种微生物组分析方法，为系统性研究介导菌群-宿主以及菌群-菌群互作的生物活性分子，提供了有力手段。

宏基因组分析工具菌群产物生物合成基因簇人类微生物组 Hongchao Wang

生物信息

生物信息天然产物合成有活性的环状肽

测序细菌基因组的生物信息学分析发现了越来越多的天然产物生物合成基因簇（BGC），这类工具常用的有antiSMASH系列。本文在这些基因簇基础上，进一步设计改造新的天然产物合成通路，并生成了一种有活性的环状肽，为生物信息学设计天然产物合成提供了一种可参考的方法。

生物信息天然产物生物合成基因簇 Saman Soleimanpour Shokufeh Ghasemian Sorboni

肠道菌群代谢产物

张友明+尹佳：挖掘肠道菌群天然产物的“宝藏”（综述）

肠道菌群有巨大的生物合成潜力，生成的天然产物在医药、农业和食品加工业有广泛的应用前景。Cell旗下刊物Trends in Biotechnology近期发表了由山东大学张友明和湖南师范大学尹佳等共同撰写的综述，详细介绍了哺乳动物肠道菌群次生代谢产物的结构和功能的多样性，探讨了挖掘这些“宝藏”的策略和方法，非常值得专业人士关注。

肠道菌群代谢产物肠道菌群天然产物生物合成基因簇培养组学

天然产物

综述：生物合成真菌天然产物的研究进展

真菌天然产物在制药和保健品行业具有重要应用价值。Trends in Biotechnology上的一篇综述总结了当前研究中的进展，值得专业人士参考。

天然产物真菌 biomolecular engineering Biotechnology combinatorial biosynthesis

微生物天然产物

【耐药专题】Nature子刊：激活沉默基因簇，发现新的天然产物（综述）

① 微生物的天然产物在医疗及农业中有重要作用；② 通过基因组分析发现，相比于传统的生物活性筛选手段，许多微生物在产生特殊代谢产物上有着更高的潜能；③ 许多特殊代谢产物的生物合成基因簇（BGC）在实验室培养条件下无法表达；④ 本综述讨论了在细菌及真菌中鉴定并诱导这些沉默的BGC策略，包括改变生长条件、改造转录及翻译机器、操纵调节子、改变表观遗传修饰、操纵通路特异性调节子、报告基因导向的突变筛选等。

微生物天然产物生物合成基因簇 Andrew C Tolonen Andrew C Tolonen Ramnik J Xavier

抗生素

Cell：在宏基因组中寻找编码抗生素的基因簇

① 对人体菌群基因组进行系统性分析，共鉴定出3118个小分子生物合成基因簇（BGC）；② 分析752份宏基因组样品，发现用于临床试验的硫肽类抗生素的BGC，广泛分布于人类微生物群的基因组和宏基因组；③ 从阴道菌群的重要成员中纯化出硫肽类抗生素lactocillin，lactocillin对一系列革兰氏阳性阴道病原体具有抑制作用，且和其他硫肽BGC在人体细菌中表达；④ 编码小分子的BGC在人体菌群中广泛存在，且人体菌群可产生类药物分子。

抗生素药物开发硫肽类抗生素生物合成基因簇阴道细菌