后基因组时代微生物天然产物高效发掘体系设计与展望

微生物天然产物具有丰富的化学结构多样性和诱人的生物活性,持续启迪着创新医药和农药的发现。近年来,随着高通量测序技术的快速发展,巨大的微生物基因组数据揭示了多样生物合成和新颖天然产物的潜能远高于以前的认知。然而,如何高效地激活隐性的生物合成基因簇(BGCs)并识别相应的化合物,以及避免已知代谢产物的重复发现等挑战依然严峻。本文描述了面对这些问题时基因组学、生物信息学、机器学习、代谢组学、基因编辑和合成生物学等新技术在发现药用先导化合物过程中提供的机遇;总结并论述了在潜力菌株优选、BGCs的生物信息学预测、沉默BGCs的高效激活以及目标产物的识别和跟踪方面的新见解;提出了基于潜力菌株选择和多组学挖掘技术从微生物天然产物中高效发现先导结构的系统线路(SPLSD),并讨论了未来天然产物药用先导发现的机遇和挑战。