赭曲霉全基因組測序和功能注釋及其重要次級代謝產(chǎn)物生物合成基因簇的預測.pdf

1、Aspergillus westerdijkiae（赭曲霉）是隸屬于曲霉屬環(huán)繞組的一種絲狀真菌。該霉菌因其產(chǎn)生的主要次級代謝產(chǎn)物——赭曲霉毒素A(ochratoxin A，OTA)具有強烈的肝臟和腎臟毒性以及潛在的致癌和致突變能力而受到全世界的廣泛關注。研究發(fā)現(xiàn)，在玉米、小麥等糧食或飼料以及咖啡、啤酒和果汁飲料等食品產(chǎn)品中都能檢測到A.westerdijkiae的存在及OTA的污染，嚴重危害人類健康及家畜安全。作為絲狀真菌家族的一員，A

2、.westerdijkiae的酶催化作用和次級代謝產(chǎn)物生物合成能力在工業(yè)生產(chǎn)和醫(yī)藥衛(wèi)生領域也有極大的開發(fā)潛力。為了揭示A.westerdijkiae的病原性、潛在的酶降解能力以及其重要次級代謝產(chǎn)物OTA的生物合成機制，我們對A.westerdijkiae進行了全基因組測序和功能注釋，并與其它8個已公開全基因組測序數(shù)據(jù)的曲霉屬物種進行了全基因組比較分析。
　　本研究中，我們測序和組裝了大約36MB的A.westerdijkiae基因

3、組序列，并預測出10861個蛋白質(zhì)編碼基因。我們對A.westerdijkiae和其它8個曲霉屬物種全基因組范圍的單拷貝直系同源基因構建了系統(tǒng)發(fā)生樹，發(fā)現(xiàn)A.oryzae和A.flavus在進化上和A.westerdijkiae更相近。這兩個相似物種可以為A.westerdijkiae基因組的功能注釋提供更多有效的參考序列。隨后，我們在10861個蛋白質(zhì)編碼基因中預測到716個細胞色素P450酶編碼基因，663個碳水化合物活性酶編碼基因

4、以及377個蛋白水解酶編碼基因。基于比較基因組學分析、KEGG注釋以及結構域預測，我們在663個碳水化合物活性酶編碼基因中進一步篩選出了288個植物多糖降解酶編碼基因。在A.westerdijkiae基因組中我們還預測到大量次級代謝產(chǎn)物生物合成基因簇，說明A.westerdijkiae具有顯著的次級代謝產(chǎn)物生產(chǎn)能力。通過進一步的結構域預測、功能注釋以及比較基因組學分析，我們成功預測到兩個與OTA生物合成相關的基因簇(cluster37和

5、cluster69)，并詳細注釋了基因簇中所有的重要元件。我們發(fā)現(xiàn)基因簇cluster69中的兩相鄰GH3和AA3家族碳水化合物水解酶編碼基因很可能是導致A.westerdijkiae在不同基質(zhì)中OTA生物合成能力差異的主要原因。
　　本研究首次對A.westerdijkiae進行了全基因組測序和全面的生物信息學分析，并報道了其重要次級產(chǎn)物OTA的生物合成基因簇。這將為今后研究如何控制OTA的污染起到指導性的作用。此外，我們還對A