对细菌性鱼类病原体的生物合成基因簇进行全基因组分析，揭示了其隐藏的代谢多样性

《World Journal of Microbiology and Biotechnology》：Genome-wide analysis of biosynthetic gene clusters reveals hidden metabolic diversity in bacterial fish pathogens

　　

摘要

鱼类致病细菌威胁着全球水产养殖业，然而它们在基因组层面合成次级代谢产物的能力至今仍未被充分研究。我们首次构建了原核鱼类病原体中生物合成基因簇的跨属图谱，分析了12个科、14个属的1,855个基因组。通过antiSMASH和BiG-SCAPE工具，我们发现了13,626个编码NRPS、PKS、RiPPs、萜类化合物及铁载体蛋白的生物合成基因簇，这些基因簇被归为2,842个基因簇家族。值得注意的是，有1,724个家族（61%）缺乏与MIBiG数据库中参考序列的相似性（被称为MIBiG远缘基因簇），这表明可能存在未被充分研究的酶多样性。属水平分析显示出了明显的特异性：Pseudomonas、Mycobacterium和Nocardia拥有丰富的NRPS/PKS基因簇（每个基因组超过5个），而Streptococcus和Enterococcus则以RiPP基因簇为主。网络分析揭示了不同分类群之间的基因簇共享模式，这些模式表明水生微生物之间存在水平基因转移现象，且同一属内的基因簇数量也有显著增加，其中Flavobacterium的RiPP基因簇平均包含69个成员。全基因组分析显示GC含量与生物合成基因簇密度之间存在关联（r=0.41，p<0.001），不同属之间的相关系数则在0.77（Chryseobacterium）到-0.84（Lactococcus）之间变化，这反映出代谢进化受到成分构成的限制。生物合成基因簇的分布模式反映了这些细菌的生态生活方式，同时也暗示了它们在铁元素获取、种间竞争以及宿主定植等方面的潜在作用。这份分子清单将鱼类致病细菌视为天然产物发现的重要领域，为筛选可用于可持续水产养殖疾病管理的抗菌剂、铁载体蛋白及生物膜调节剂提供了基于系统发育关系的研究路线图。

图形摘要

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