真菌很可能产生新的“天然产物”，可以作为抗生素或其他生物技术的化合物。这项研究发表在《美国国家科学院院刊》(pNAS)上。

所有生物都配备了自然防御以确保生存。微生物通常依赖于合成的天然产物来抵御环境威胁，并使它们能够与其他微生物竞争。许多这样的天然产物被用作对抗人类疾病的抗生素的来源。

根据定义，厌氧真菌不使用氧气来生成自然产物。因此，Michelle O'Malley说，“与需氧菌相比，它们的代谢成本要高得多。”此外，厌氧微生物产生的任何东西都必须经过仔细的“设计”，而且必须非常高效，因为在无氧微生物中能量是稀缺的。

2017年，O'Malley的实验室为美国能源部提供了几种厌氧肠道真菌，然后对它们进行了测序，作为一项更大的合作的一部分。

“我们开始看到一些我们没有预料到的东西:构建模块——生物合成基因簇，或称BGCs——抗生素通常是由它构成的，”O'Malley谈到这项工作时说。“BGCs在基因组上彼此靠近，参与逐步化学反应。在这种情况下，它们将一个分子加载到酶上——如果你愿意的话，可以用化学方法装饰它——然后将它传递到另一个酶模块，通过这种方式，使它成为一个越来越复杂的分子。”

她说，这种分子组装过程很重要，因为它模拟了抗生素的生产过程。“BGCs也可以用于制造增值化学品，因为它们含有很多复杂的化学成分。因此，它们可能被用作完全替代的生物燃料，作为涂料，或者作为制造新材料的单体。”

但她说，最重要的影响是使用抗生素的可能性。

在新论文中,第一作者Candice Swift博士不仅演示了BGCs位于原本不令人期待的地方，而且还展示了厌氧真菌从未发现的抗生素属性。

Swift的分析表明，他们发现的化合物以前没有被鉴定过。“我们发现了它们，基于对这些生物合成基因簇的了解，它们可以制造新的抗生素，”O'Malley说。“我们还没有明确地表明这一点，但这是一种有意义的可能性，因为真菌在它们的居住地中作为一种少数玩家存在，所以它们可能有一些优势或能力让它们在面对压倒性的竞争时留下来。我们认为它们可能就是这么做的。我们还没有证明这一点，但这是一个很有吸引力的看待它的方式。”

那么，如果厌氧真菌产生天然抗生素，将它们转化为人类使用会有多难呢?O'Malley说:“如果你发现了一种新型抗生素，那么大规模生产它的关键是知道它是如何制造的。这是个大问题。我们将试图在后续的论文中解决这个问题，但如果你能弄清楚它们是如何形成的基因配方，那么将其应用于其他系统就很简单了。”

O'Malley说，科学界“已经非常擅长以重组或基因工程的方式制造抗生素”，所有或几乎所有抗生素都来自自然产物——要么是在自然中制造的，要么是受到自然合成的化合物的启发。

这项研究的下一阶段将涉及使用基因工具来提高产量，并分离出化合物，以弄清楚究竟是什么化合物正在被制造。为了这项工作，O'Malley与其他研究人员在生物聚合物、自动化细胞基础设施、流动和集成化学材料创新平台(BiopACIFIC MIp)方面展开合作，该平台去年由国家科学基金会资助，由UCSB和UCLA合作开展。

原文检索：Candice L. Swift, Katherine B. Louie, Benjamin p. Bowen, Heather M. Olson, Samuel O. purvine, Asaf Salamov, Stephen J. Mondo, Kevin V. Solomon, Aaron T. Wright, Trent R. Northen, Igor V. Grigoriev, Nancy p. Keller, Michelle A. O’Malley. Anaerobic gut fungi are an untapped reservoir of natural products. proceedings of the National Academy of Sciences, 2021; 118 (18): e2019855118 DOI: 10.1073/pnas.2019855118