“蠕虫食物”课程式本科科研项目：筛选拮抗秀丽隐杆线虫 Ras 信号通路的生物活性代谢物

以课程为基础的本科生科研体验（CUREs）为科学发现提供了一个可及且可扩展的平台。在此，我们介绍 WormFood CURE，该课程利用秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）表型抑制作为功能性读出，从环境细菌分离株中挖掘具有生物活性的次级代谢产物。通过利用多外阴（multivulva, Muv）表型，我们的试点队列检测了 41 种野生细菌分离株对 Ras/MAPK 信号通路抑制作用的影响。我们鉴定出一株贝氏芽孢杆菌（Bacillus safensis）分离株 BAC-08 和一株高地芽孢杆菌（Bacillus altitudinis）分离株 BAC-44；当其作为活体食物来源喂食时，二者均能显著抑制 Muv 品系中异位外阴前体细胞（VPC）诱导。 BAC-08 和 BAC-44 还显著影响了野生型线虫的发育与生长。基于已注释基因组组装的代谢通路重建结果并不支持营养缺陷是其潜在作用机制；相反，我们观察到，来自 BAC-44 的甲醇可溶性胞内提取物足以抑制假外阴的生长。我们据此得出结论，所观察到的 Muv 抑制作用很可能是由次级代谢产物效应驱动的。进一步的比较基因组分析还鉴定出与其他分离得到的芽孢杆菌物种相比，仅存在于 BAC-08 和 BAC-44 分离株中的独特生物合成基因簇（BGCs）。总之，我们的研究表明，WormFood CURE 模式能够成功识别新的细菌—遗传相互作用，为发现调控保守真核信号通路的新型天然微生物产物提供了一个可扩展的平台。

课程型本科生研究经历（CUREs）为科学发现提供了一个可及且可扩展的平台。在此，我们提出 WormFood CURE，该体系利用秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）表型抑制作为功能性读出，从环境细菌分离株中挖掘具有生物活性的次级代谢产物。通过利用多外阴（Muv）表型，我们的试点队列检测了 41 株野生细菌分离株对 Ras/MAPK 信号通路的抑制作用。我们鉴定出 1 株解淀粉芽孢杆菌近缘种 Bacillus safensis 分离株 BAC-08 和 1 株高地芽孢杆菌 Bacillus altitudinis 分离株 BAC-44；当以活体食物来源喂食时，它们均能显著抑制 Muv 品系中异位外阴前体细胞（VPC）诱导。BAC-08 和 BAC-44 还对野生型线虫的发育和生长产生了显著影响。基于注释基因组组装的代谢通路重建并不支持营养缺陷是其潜在机制；相反，我们观察到，来自 BAC-44 的甲醇可溶性胞内提取物足以抑制假外阴的生长。我们据此得出结论，所观察到的 Muv 抑制很可能是由次级代谢产物效应驱动的。进一步的比较基因组分析还鉴定出，与其他分离得到的芽孢杆菌物种相比，BAC-08 和 BAC-44 分离株中共同存在独特的生物合成基因簇（BGCs）。总体而言，我们的研究表明，WormFood CURE 模式能够成功识别新型细菌—遗传相互作用，为发现调控保守真核信号通路的新型天然微生物产物提供了一个可扩展的平台。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.03.729853v1?rss=1

🏷️ 秀丽隐杆线虫 Ras/MAPK信号通路 次级代谢产物 芽孢杆菌 比较基因组学