微生物组生物合成基因簇发掘方法及应用前景

Microbiome-based biosynthetic gene cluster data mining techniques and application potentials

赖奇龙 ¹姚帅 ¹查毓国 ¹白虹 ¹宁康¹

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作者信息

1. 华中科技大学生命科学与技术学院,分子生物物理教育部重点实验室,生物信息与分子成像湖北省重点实验室,人工智能生物学研究中心,生物信息与系统生物学系,湖北武汉 430074
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摘要

生物合成基因簇(biosynthetic gene cluster,BGC)是一类非常重要的基因集合(gene set)类型.BGC普遍存在于各类生物基因组中,并且发挥着重要的代谢和调控作用.从线性结构上来说,一个BGC中的基因通常在基因组中处于相邻的位置;从基因功能上来说,一个BGC中的基因通常共同负责一类通路,生成特定的化合物小分子.因此,BGC作为极具潜力的元件来源,在合成生物学研究中极为重要.然而从序列模式上来说,一个BGC中的基因数量众多且序列差异度大,很难通过序列同源性发掘新类型的BGC.因此,建立生物合成基因簇的智能发掘策略,系统性地发掘BGC并进行验证和转化研究,不论在理论方面还是实际应用方面,都具有非常重要的价值.本文主要基于微生物组大数据,较全面地介绍了BGC挖掘的意义和瓶颈问题,系统性地总结了当前BGC发掘中的数据资源和挖掘方法,尤其是人工智能方法,指出了干湿结合方法对于验证新发掘BGC的重要价值,同时展示了新发掘BGC的多样性和广泛应用领域.最后,展望了结合现有BGC挖掘方法和合成生物学转化,将如何在广度和宽度方面扩展目前的合成生物学研究.

关键词

生物合成基因簇/人工智能/合成生物学/微生物组

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基金项目

国家自然科学基金(32071465)

国家自然科学基金(31871334)

国家自然科学基金(31671374)

国家重点研发计划(2021YFA0910500)

出版年

2023

合成生物学

CSTPCDCSCD北大核心

ISSN：

被引量1

参考文献量106

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