[陳柏仰] 建立生物資訊模式預測細菌和真菌中的二級代謝物生合成基因群

發稿時間:2019-03-18 提供者: 嚴明仁

長期以來,由於具有生物醫學用途,真菌和細菌二級代謝物的生合成一直備受重視。過去此類化合物的生合成基因群(biosynthetic gene clusters, BGCs)

可藉由傳統生物活性分析來辨識,然而此法效率極低。因此近年趨向採用新的基因體採礦技術,透過生物資訊的方法,分析整個基因組並大量搜尋其中潛在的生合成基因群。

儘管這些分析工具的基本原理已經常被討論,但其中的生物學背景以及假設並沒有被清楚解釋。在這篇回顧文章中,我們不但蒐集了最新的生物資訊預測工具,也歸納整理了各個工具所倚賴之假說以及其中的優、缺點,這些假說來自於對細菌和真菌基因群的比較與觀察。藉由了解生合成基因群的特性(圖1),可幫助我們運用甚至建立適當的生物資訊工具以進行基因群探勘。我們的回顧文章指出,在建立下一代生物資訊系統預測生合成基因群時,妥善考量並納入假說將可改善預測生合成基因群的效率及準確性。

本論文第一作者為中研院國際研究生學程TIGP暑期生 Phuong Nguyen Tran,並與中研院生化所林曉青博士合作撰寫,刊登於 Applied Microbiology and Biotechnology

圖一:簡述生合成基因群的生物學假說與尋找方式。這三個假說分別為  (a) 抗藥性假說:其中包括三種方式描述二級代謝物相關特性,分別為帶有修飾過的目標蛋白使藥物無法作用、將藥物自細胞中排出、用酵素將藥物失活 。(b) 重複假說:生產二級代謝物的基因群中帶有與目標蛋白類似的複製蛋白。(c) 水平基因轉移假說:核心基因的水平基因轉移假說是微生物獲得自我保護的潛在途徑。