由于新的化学、算法矿山真菌有用的分子

一个新类型的描述化学在真菌是很常见的,可能涉及高活性的酶,两个特征使基因有用的路标指向潜在的生物宝库化合物与医学和化学应用程序。

直到现在科学家也几乎看不见。

在过去的15年里,寻找从生物分子与承诺——许多药物,抗菌药物,化学催化剂甚至食品添加剂——依赖的DNA计算机算法训练搜索细菌,真菌和植物基因产生酶能促进生物过程,导致有趣的化合物。

”字段的墙在2000年代早期,当发现过程从真菌中提取的东西,看看那些提取。但我们重新发现同样的事情,”格兰特尼科尔说,研究生在实验室的南希·凯勒,医学微生物学和免疫学教授。”,因为我们学到了更多关于基因,使这些很酷的天然产品,我们设计的算法可以搜索,找到目标,使这一过程更有效。”

各种各样的方法也碰了壁,因为算法只有眼睛对于某些类型的基因。

“发现天然产物的主要算法使工作好,但他们是专注于三个规范骨干酶相关基因,”凯勒说。“改进的算法,但是你只能搜索相同的基因组,类似的基因很多次在你之前,再一次,重新发现同样的事情。”

2005年,一个社区人员的基因组测序来自烟曲霉属真菌,真菌感染患者免疫系统。

我胳膊上“第一序列的体毛,上升,”凯勒说。“有这么多的基因类型,让这些骨干的酶产生有趣的次生代谢物。我说,‘噢!有很多天然产物在真菌比我们以往任何时候都更可能已经猜到了。”

在后续的研究中,凯勒的实验室发现了至少一个基因参与生化过程依赖于集群骨干叫做异腈合成酶的酶,这并不是一个已知的三个“规范化”酶在细菌和真菌常见化学马匹。

这个月,五分镍币,凯勒和合作者发表的一项新研究》杂志上核酸的研究在他们描述他们创造了一个新的算法搜索真菌基因组基因的群体,被称为生物合成基因簇的合成异腈做他们的工作。

“我跑新算法在每一个我能找到的真菌基因组在互联网上(约3300种),发现这是第五大类天然产物产生的真菌,“五分镍币说。”,这是本研究之前几乎完全看不见的。”

有超过1300种真菌物种的基因以异腈化学。

“这可能这些基因簇是真菌生产有用的东西,也很难解释为什么这些基因是如此常见,保存在很多物种的基因组,“弥尔顿Drott说,这项新研究的作者之一的前成员凯勒的实验室现在美国农业部植物病理学家的谷物疾病实验室。“我们已经是阿特拉斯的基因簇。你可以看到有趣的模式,去哪里看首次重大功能。”

最高凯勒的列表将集群中周围的已知基因的裁缝酶为不同的目的或运输他们特定位置或“发起人”基因开启或关闭开关- -酶生产基于细胞的条件。

凯勒说:“我们正在寻找独特性,他的工作是由美国国立卫生研究院,谁是一个公司的创始人之一,Terra Bioforge,使有用的天然产物中发现的微生物。“独特的组合基因在集群成员可能会告诉我们一些关于活动的结构。但我的期望是,我们不会是唯一看。”

研究人员记录他们的真菌的发现在一个可搜索的网站由布兰登Oestereicher合著者,这意味着许多其他实验室甚至不需要运行一个搜索算法——一个曾推高的过程,需要的帮助下,威斯康辛大学麦迪逊分校的高吞吐量计算中心。

“实验室最喜欢的种类的真菌——这并不是不寻常的人在我们的领域,他们专注于一个物种或一个狭窄的范围内的物种,在网站上可以看到他们的物种和基因得到足够信息集群开始自己的工作并且外,“Drott说。

研究可能揭示天然化合物对社会极大的好处——抗菌药物、农药、新催化剂工业和药物化学,但这个新生物化学产品和目的在很大程度上仍是未知的。Drott的实验室研究真菌属的成员镰刀菌素导致疫病等谷物大麦和小麦。他们也有异氰化物生物合成基因簇。

“这对我们的工作是令人兴奋的,因为这些基因簇可能发挥作用在致病性,而且他们可能提供一个途径控制病原体,”Drott说。“我们很少了解并且能做什么,但是,我们只是不知道我们会找到的。至少现在我们知道从哪里开始寻找。”

这项研究是由美国国立卫生研究院的支持(2 r01gm112739-05a1和T32 GM135066),美国国家科学基金会(研究生研究奖学金2137424)和美国农业部。

参考:镍GR, Oestereicher B,凯勒NP, Drott太矿业新类真菌的天然产品:进化、多样性、和分布的异腈合酶生物合成基因簇。核酸Res。2023年。doi:10.1093 / nar / gkad573

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