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解密蘑菇毒王产毒新招—— 昆明植物所在揭示鹅膏环肽生源合成调控方面取得新进展

文章来源:中国科学院东亚植物多样性与生物地理学重点实验室  |  发布时间:2021-05-18  |  作者:吕李云娇  |  浏览次数:  |  【打印】 【关闭

 

  误食毒蘑菇引起的中毒事件是我国最主要的公共卫生问题之一,但有毒蘑菇的产毒机理各异,其中含鹅膏环肽毒素的剧毒蘑菇——“蘑菇毒王”是导致致死性毒蘑菇中毒的主因。鹅膏环肽结构与功能具有多样性,除了人们熟知的毒素外还有免疫抑制、抗毒素、离子通道抑制等活性。这些环肽是宝贵的天然产物,其生物活性具有重要价值。例如,致人死亡的α-鹅膏毒肽,本身可与抗体偶联治疗癌症等重大疾病,相关药物已进行临床试验。因此,该鹅膏环肽价格高昂,目前市场售价为黄金的一万余倍。同时,剧毒鹅膏蘑菇中还存在大量未被认识的新环肽,这些分子可能具有未知的重要生物学活性,相关研究工作不但具有理论价值,对环肽功能进行深入研究还有重要现实意义。

  中国科学院昆明植物研究所真菌地衣多样性与适应性进化研究团队建立了基因组导向新方法,联合组学、高分辨质谱、人工结构分析、化学合成等手段,从黄盖鹅膏(Amanita subjunquillea)、淡玫红鹅膏(A. pallidorosea)、裂皮鹅膏(A. rimosa)、致命鹅膏(A. exitialis)和软托鹅膏(A. molliuscula)中发现了14种新鹅膏环肽,其中2种环肽(CylK1 CylK2)具有全新结构,预示它们可能具有新的功能。该结果表明,剧毒鹅膏蘑菇中存在一个大型的环肽库且尚未被认识,应用基因组导向方法可以大大加速这一探索进程。有趣的是,转录组数据表明剧毒鹅膏的环肽生产线能够将环肽生产进行排序,在同一时间仅有少量的环肽处于活跃生产状态,如此就能对该生产线进行优化配置,优先生产最需要的环肽。研究表明剧毒鹅膏能够合成大量未知鹅膏环肽,并且通过“智能化”的方式对环肽合成途径进行资源配置。

  该研究成果分别以“Differential expression of amanitin biosynthetic genes and novel cyclic peptides in Amanita molliuscula和“Novel cyclic peptides from lethal Amanita mushrooms through a genome-guided approach ”为题在真菌学期刊Journal of Fungi发表。昆明植物所分类室吕李云娇博士研究生和周生文硕士研究生分别为论文第一作者,罗宏副研究员为通讯作者。该研究得到了中国科学院战略性先导科技专项(No. XDB31000000)、国家自然科学基金项目(No. 31772377 No. 31972477)项目的支持。

   

图1. 软托鹅膏的基因组及鹅膏环肽生源合成基因的表达调控

(责任编辑:李雪)

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原本山川 极名草木