来自1000个真菌基因组的生物合成基因簇图谱( An Interpreted Atlas of Biosynthetic Gene Clusters from 1000 Fungal Genomes )

MT Robey LK Caesar MT Drott NP Keller NL Kelleher

真菌是天然产物的多产者，这些化合物作为药物、真菌毒素和农用化学品对社会产生了巨大的影响。尽管已有1000多个真菌基因组和几十年来从真菌中发现化合物的努力，但这些基因组编码的生物合成基因簇（BGCs）及其相关的化学空间仍有待系统分析。在这里，我们提供了详细的注释和分析真菌的生物合成和化学空间，使基因组挖掘和发现真菌的天然产物。利用来自真菌界的1037个物种（如子囊菌属、担子菌属和非dikarya分类群）的基因组，将36,399个预测的BGC组织成一个由12067个基因簇家族组成的网络。用参考BGCs锚定这些GCFs，可以用预测的代谢物支架自动注释2026个BGCs。我们对真菌的化学库进行了平行分析，将15,213种真菌化合物组织成2,945个分子家族(MFs)。真菌GCFs的分类学景观很大程度上是种特异性的，尽管某些科如木贼GCF存在于巨大的系统发育距离上，在GCF和MF中具有平行的多样性。我们将这些真菌数据集与5453个细菌基因组及其BGCs和9382个细菌化合物进行了比较，揭示了细菌和真菌生物合成逻辑和化学空间之间的巨大差异。这些基因组学和化学信息学分析揭示了真菌和细菌来源在很大程度上代表了不同的复合库。随着解释菌株和注释BGCs的数量增加了超过10倍，这项工作更好地规范了真菌的生物合成潜力，以合理的化合物发现。真菌代表了一种未被开发利用的新化合物资源，在制药和农业工业中有应用。尽管有超过1000个真菌基因组，但我们对这些基因组编码的生物合成空间的知识是有限的和特殊的。我们提出了系统地组织1037个真菌基因组的生物合成内容的结果，为数据驱动的基因组挖掘和大规模比较真菌产生的遗传和分子储备以及与细菌产生的遗传和分子储备提供了资源。

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