阐明海绵微生物组中与小型卤代肽类天然产物合成相关的生物合成途径

海洋海绵是生物活性天然产物（NPs）的已知来源，其中许多由相关细菌共生体通过其编码的生物合成基因簇（BGCs）产生。海绵来源天然产物中一个尤为引人关注的亚类由小分子溴代生物碱组成，这类化合物可从多样化的生境以及不同分类地位的宿主海绵中分离获得。尽管这些天然产物早在数十年前就已被报道，但其中大多数的生物合成来源仍未得到阐明。我们利用一组最小核心酶对若干海绵物种的宏基因组进行检索；我们假定这组核心酶是生成这些小分子肽类天然产物所必需的，包括一种FADH2依赖型卤化酶和一种AMP结合型腺苷酸化酶。由此揭示出多种新颖的BGC结构，其中许多在海绵宿主系统发育之间表现出保守性，并编码于多种海绵相关细菌的基因组中。此外，我们在海绵G. barretti中鉴定出一个可能与标志性barettins产生相关的BGC，这一推断基于其酶促机制及其特异性的酸杆菌门来源。本研究为将孤儿型溴代天然产物与其母体BGCs在海绵全生物体及更广泛体系中的对应关联这一富有挑战性的探索作出了贡献。

海洋海绵被认为是生物活性天然产物（NPs）的重要来源，其中许多是由其共生细菌通过编码的生物合成基因簇（BGCs）产生的。海绵来源天然产物中一个尤为引人关注的亚类由小分子溴化生物碱组成，这类化合物可从多种不同栖息环境以及不同分类类群的宿主海绵中分离获得。尽管这些天然产物早在数十年前就已被报道，但其中大多数的生物合成来源尚未得到阐明。我们利用一组最小核心酶来检索若干海绵物种的宏基因组，并据此提出这些小型肽类天然产物的生成所必需的酶组分：一种依赖FADH2的卤化酶和一种AMP结合型腺苷酸化酶。该策略揭示了多种新型BGC结构，其中许多在海绵宿主系统发育之间表现出保守性，并且编码于多种海绵相关细菌的基因组中。此外，我们在海绵G. barretti中鉴定出一个BGC，基于其酶学机制及其特异性的酸杆菌门来源，该基因簇可能与标志性的barettins的产生相关。本研究推动了将来源未明的溴化天然产物与其对应母体BGCs相关联这一富有挑战性的探索，研究对象涵盖海绵全生物体及更广泛的体系。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.03.742642v1?rss=1

🏷️ 海绵微生物组 天然产物生物合成 生物合成基因簇 卤化酶 宏基因组 海洋共生菌