近日，中國農業科學院生物技術研究所微生物智能設計與合成創新團隊和國外科研單位合作，全面總結了十余年來真菌非核糖體肽生物合成途徑工程化改造的主要進展、瓶頸問題和發展方向。相關綜述文章發表在《天然產物報告（Natural Product Reports）》。
真菌合成的非核糖體肽類次級代謝產物是醫用和農用藥物的重要來源，如青霉素、頭孢菌素、棘白菌素和PF1022A等，在抗菌和殺蟲等方面發揮著重要的作用。文章系統總結了當前真菌非核糖體肽生物合成途徑4種工程化改造的方法：原菌激活和異源表達、前體導向的生物合成和突變合成、組合生物合成和酶工程、體外生物合成和化學酶合成。接著分別對寡聚環縮肽、環肽和環縮肽、聚酮-非核糖體肽雜合分子以及類非核糖體肽合酶參與生物合成途徑的工程化改造進行了總結。目前，真菌非核糖體肽生物工程化改造研究最為深入的是生物防治真菌合成的殺蟲寡聚環縮肽，展示了通過改造非核糖體肽合成酶來合成新骨架活性產物的巨大潛力，也為其他類型真菌非核糖體肽合成酶的研究提供了范式。然而，受限于大多數真菌巨型非核糖體肽合成酶（大于數百甚至上千千道爾頓）異源表達的技術瓶頸，多于三個模塊的非核糖體肽合成酶的改造鮮有報道。文章進一步分析了理論與現有方法存在的差距，特別是和原核非核糖體肽合成途徑工程化改造之間的差距，探討了當前該領域的局限性和優先發展的方向，對未來工程策略的升級提供了建設性的建議。
該研究得到國家自然科學基金和中國農業科學院科技創新工程等項目的資助。（通訊員：崔艷）
原文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/np/d2np00036a
