论文标题：Global Analysis of Natural Products Biosynthetic Diversity Encoded in Fungal Genomes

论文链接：https://www.mdpi.com/2309-608X/10/9/653

期刊名： Journal of Fungi

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/jof

研究背景

真菌产生的次级代谢产物是药物开发的重要来源。基因组测序揭示真菌基因组中存在大量生物合成基因簇（biosynthetic gene clusters，BGC），但此前研究多集中于曲霉属、镰刀菌属等少数属中，且样本量有限，全球真菌界的生物合成多样性尚未被系统评估。为全面挖掘真菌的潜在产新能力，亟需对大量基因组进行大规模比较分析。

图1. 真菌界生物合成多样性资源分布总览

研究方法与结果

（1）数据与聚类策略：团队从NCBI获取11,598个真菌基因组，使用antiSMASH预测BGC，并用BiG?SLiCE以优化阈值（T=0.55）将相似BGC聚类为基因簇家族（gene cluster families，GCF），以GCF数量衡量生物合成多样性。

（2）巨大的未知资源：共鉴定293,926个BGC，归为26,825个GCF，其中仅165个（约0.6%）含有已知天然产物对应的BGC，表明真菌界99.4%的次级代谢潜能尚未开发。

图2. 真菌界生物合成多样性资源的分布模式

（3）优势类群与高潜力属：子囊菌门和担子菌门贡献了98.8%的GCF。属水平分析显示，曲霉属（Aspergillus）实际和潜在GCF数最高，而木霉属（Xylaria）、炭角菌属（Hypoxylon）、刺盘孢属（Colletotrichum）、间座壳属（Diaporthe）、尼马尼亚属（Nemania）和柱孢属（Calonectria）等6个属的已知化合物数量不足其潜在GCF的10%，是极具挖掘价值的新资源。

图3. 真菌界属水平生物合成多样性与潜力的分析

（4）药物衍生物预测：通过已知BGC锚定，将7213个BGC与可能化合物结构关联，并找到与青霉素、洛伐他汀等药物相似的BGC共874个，分布在不同属中，为开发结构类似物提供线索。

图4. 基于已知BGCs的GCF功能关联与药物类似物挖掘

研究总结

本研究首次基于万级真菌基因组绘制了真菌生物合成多样性图谱，确认未知次级代谢潜力远超已知化学空间，并明确了6个高潜力属。同时，建立了一套基于GCF的预测策略，可有效规避已知化合物的重复挖掘，加速新型活性天然产物的发现，为药物先导化合物的开发提供理论指导和数据支撑。

Journal of Fungi 期刊介绍

主编：David S. Perlin, Hackensack Meridian Health Center for Discovery and Innovation, USA

期刊主题涵盖了病原真菌、医学真菌学、药用真菌、抗真菌药物耐药性、真菌与健康、真菌与皮炎、寄生真菌、真菌分子系统发育、植物真菌和土壤真菌、真菌毒理学、真菌遗传学和进化、真菌生物学、多样性和生态学、真菌和环境互作和真菌应用技术等。目前期刊已被Scopus、SCIE (Web of Science)、PubMed、PMC、CAPlus/SciFinder等数据库收录。