综述：解锁链霉菌的生物合成基因簇：生物诱导剂、共培养技术及其他方法

《Systems Microbiology and Biomanufacturing》：Unlocking Streptomyces biosynthetic gene clusters: bioelicitors, co-culture, and beyond

　　链霉菌的BGCs常因实验室条件而沉默，生物诱饵刺激和共培养是激活策略，结合基因组挖掘、合成生物学等新技术推动天然产物发现进入可预测设计阶段。

　　

摘要

链霉菌属物种仍然是生物活性天然产物的丰富来源，然而在标准实验室条件下，它们的大部分生物合成基因簇（BGCs）仍处于“沉默”状态，这成为天然产物发现领域的一个核心挑战。本文重点介绍了两种主要的实验策略：基于生物诱导剂的刺激方法和共培养技术，这两种方法已被证明能够有效激活那些“隐藏”的BGCs。生物诱导剂（如抗生素、信号分子和表观遗传修饰剂）可以通过干扰调控途径来实现有机制导的激活，尤其是在其作用机制（例如γ-丁内酯系统）已被充分理解的情况下；尽管如此，被激活的下游BGCs的具体产物仍可能具有不确定性。相比之下，共培养系统能够模拟自然微生物间的相互作用，从而产生更广泛或不同的代谢产物谱型，但这种反应的程度在很大程度上取决于共培养的微生物种类和培养条件。我们比较了这两种方法的原理、优势与局限性，并探讨了如何通过方法上的改进来克服可扩展性和重复性方面的问题。除了这些传统策略外，我们还研究了正在重塑该领域的一些新兴技术，包括基因组挖掘与多组学技术的结合、合成生物学与CRISPR基因编辑技术、调控及表观遗传修饰、功能宏基因组学研究以及基于知识的代谢途径衍生方法。这些互补性方法将BGCs的激活过程从一个经验性操作转变为一个可预测的、以设计为导向的框架，为发现结构新颖且具有治疗价值的化合物奠定了基础。