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2025年, 50卷, 第5期
刊出日期：2025-05-25
抗生素生物合成研究进展
抗生素挖掘和创制
抗生素生物合成研究相关技术
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抗生素生物合成研究进展2025, 50(5): 485-507.摘要：氧化偶氮类天然产物是含有氧化偶氮基团R1-N+(O-)=N-R2的一类化合物，土生放线菌是氧化偶氮类化合物的重要来源。按结构对其进行分类，大致可分为芳香族氧化偶氮类化合物，脂肪族氧化偶氮类化合物和其他氧化偶氮类化合物。氧化偶氮基团两侧多样的结构赋予了这类化合物丰富的生物学活性，如抗真菌，抗细菌和杀线虫活性等。由于其独特的结构和良好的生物学活性，这类分子在生物合成领域受到广泛关注。本文总结了微生物来源的氧化偶氮类天然产物的结构，生物学活性以及目前已报道的该类化合物的生物合成途径，对该类化合物在生物合成途径研究中存在的挑战与应用进行了展望。该类化合物的生物合成途径解析可以揭示参与其中关键酶的酶学机理，为以该酶为探针开发新型生物催化剂提供参考，也为运用合成生物学技术创制结构新颖且具有药用价值的氧化偶氮类分子奠定了基础。
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抗生素生物合成研究进展2025, 50(5): 508-522.摘要：色杆菌(Chromobacterium spp.)是属于β-变形菌纲的一类重要革兰阴性菌，其产生的天然产物结构独特，具有抗肿瘤、抗菌和杀虫等生物活性，在药物开发、生物防治和化工等领域均有应用。本文首先总结了色杆菌来源的36种天然产物的结构、活性及生物合成方面的研究进展。进而通过检索BiG-FAM数据库中预测的色杆菌中基因簇数量，分析了色杆菌的天然产物生物合成潜力，显示仍有大量隐性基因簇有待挖掘，为深入研究色杆菌天然产物提供了参考和基础。
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抗生素生物合成研究进展2025, 50(5): 523-529.摘要：目的 对bacillamide A生物合成中末端缩合功能域C3进行纯化并验证其催化功能。方法 采用酶切连接的方法，从产生bcaillamide A的芽孢杆菌Bacillus sp. PKU-TA00001中克隆和表达末端缩合功能域C3，并通过镍离子柱亲和层析纯化C3，通过化学合成其底物类似物开展体外催化反应。结果 从芽孢杆菌Bacillus sp. PKU-TA00001提取分离出bacillamide A，并对其生物合成通路中的C3蛋白进行表达纯化，通过体外催化确证了其能够催化色胺与非核糖体肽合成酶连接中间体之间的反应释放产物。结论 首次用实验的方法表征了bacillamide A生物合成中末端缩合功能域C3的功能，确证了其在生物合成途径中发挥的重要作用，扩展了对非核糖体肽生物合成中末端缩合功能域功能的认识。
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抗生素挖掘和创制2025, 50(5): 530-540.摘要：青霉素的发现开启了抗生素时代，改变了对感染性疾病的治疗方式，提高了人类的生存质量。然而随着抗生素的大量使用，耐药菌日益增多，出现了“超级细菌”等危机，但目前临床中能够有效抑制耐药菌的抗生素为数不多，亟须开发新型抗生素。抗生素发现的传统方法效率低下，难以高效发现潜在的新型抗生素分子，而多组学、合成生物学和人工智能等交叉学科的发展则为挖掘和设计新型抗生素分子带来了新的契机。本文综述了近10年新型抗生素分子的挖掘与设计所取得的研究进展，旨在为新型抗生素的创制提供借鉴。
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抗生素挖掘和创制2025, 50(5): 541-556.摘要：Cyclopiane二萜是一类具有高度拥挤顺式-顺式-顺式6/5/5/5稠合四环结构骨架，并且至少含有6个连续手性中心的天然产物，目前该类二萜主要从海洋来源的青霉菌中分离鉴定。到目前为止已鉴定了30个cyclopiane二萜天然产物，其主要区别在于母核骨架中A，B或D环中具有不同的氧化修饰。另外，初步的活性测试表明cyclopiane二萜具有潜在的诱导分生孢子产生，细胞毒，抗菌，抗炎和抗过敏等活性。其新颖复杂的结构骨架和显著的生物活性吸引了来自天然产物各研究领域学者的关注。本文主要总结了cyclopiane类二萜天然产物的分离鉴定及其生物活性，同时对其化学全合成以及生物合成进行了介绍。最后，通过目前发现的与cyclopiane类二萜在环化过程中具有相关性的其他类型的二萜天然产物，对相关环化酶产生多样性骨架进行了讨论，并展望了基于基因组信息进行多样性萜环化酶挖掘的潜力。
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抗生素挖掘和创制2025, 50(5): 557-571.摘要：药用真菌因其独特的疗效和深远的历史在中医药中占据着举足轻重的地位。然而，野生药用真菌由于对特定生态环境的依赖，资源稀缺，限制了其开发和利用。合成生物学技术通过构建微生物细胞工厂，实现活性成分的绿色高效合成，为珍稀药用真菌活性成分的可持续利用开发提供了新的途径。本文综述了近年来药用真菌活性成分异源微生物合成方面的研究进展，并探讨了基因组挖掘与异源生物合成技术结合在新药效物质发掘方面的潜力，旨在为药用真菌资源的开发和利用提供科学依据。
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抗生素生物合成研究相关技术2025, 50(5): 572-584.摘要：链霉菌因其多样化的抗生素生产能力而备受关注，但遗传操作的难度限制了其在工业应用中的潜力。近年来，CRISPR/Cas系统，特别是Class 2型系统，以其强大的基因编辑能力展示出广阔前景，已成为多种微生物基因组编辑的有力工具。本文综述了CRISPR/Cas介导的基因编辑技术在链霉菌中的开发与应用，涵盖遗传工具的构建与优化。同时，本文总结了不同类型CRISPR/Cas技术在多种链霉菌菌株中的应用，包括基因调控和基因组编辑对次级代谢物的影响。该综述不仅为链霉菌遗传操作工具的进一步开发及优化提供了参考，还为未来在非模式链霉菌菌株中的应用提供了借鉴。
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抗生素生物合成研究相关技术2025, 50(5): 585-593.摘要：链霉菌是一类广泛分布于自然环境中的革兰阳性丝状细菌，能够产生多种次级代谢产物，其中有些抗生素类代谢产物在医药领域与农业防治等方面发挥了重要的作用，具有显著的价值。随着基因组测序技术的快速发展，越来越多的链霉菌基因组被测序。生物信息学分析显示在链霉菌基因组中存在大量的次级代谢产物生物合成基因簇，其数量远远超过已知的抗生素种类，使得链霉菌成为新型抗生素发现的重要资源。群感效应是链霉菌中一种关键的细胞间通讯机制，依赖于特定的信号分子。这些信号分子在菌群密度增加时累积，当浓度达到一定阈值后，可与相关的转录因子结合，进而调控抗生素的生物合成。本文总结了链霉菌群感效应系统在抗生素合成中的调控机制，并就群感效应系统在抗生素产量提高方面的应用进行了展望。
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抗生素生物合成研究相关技术2025, 50(5): 594-604.摘要：高分辨质谱仪因其具有高分辨率和高灵敏度，已广泛应用于代谢组学研究。通过高分辨质谱法分析的非靶向代谢组学可以从单个样本中揭示105个分子特征，对后续的数据分析提出了重大挑战，出现了用于代谢组学上质谱数据分析的计算方法。本文将这些基于高分辨质谱法的分析计算方法根据可以实现的7种功能分为了三大类，总结了2006到2024年间发表的60多种质谱算法的原理、功能、优缺点等，并对未来质谱法导向的代谢组学研究作出展望。
