通过细胞内细菌共生体在海洋大型藻类中实现pagamide A的环境控制生产

《Current Biology》：Environmentally controlled production of pagoamide A in marine macroalgae by an intracellular bacterial symbiont

海洋藻类中内生菌Candidatus Bryopsidiphilus pagoamidifaciens产生化合物pagoamide A，其合成受温度调控，基因组高度简化且富含真核生物功能域，不同地理来源的菌株存在基因组多样性。

　　

亮点

• 藻类共生体 Candidatus Bryopsidiphilus pagoamidifaciens 会产生 pagoamide A

摘要

海洋藻类是多种分子的丰富来源，这些分子大多由藻类自身产生。我们最近从美属萨摩亚采集的一种海洋大型藻类中发现了 pagoamide A。研究发现， pagoamide A 的产生受环境温度的影响。通过对比基因组学、转录组学和代谢组学分析，我们在藻类微生物组中发现了一个非核糖体肽合成酶生物合成基因簇（NRPS BGC），该基因簇在产生 pagoamide A 的条件下与非产生条件下其丰度有所不同，其结构和生物合成机制与 pagoamide A 的生成过程相匹配（该基因簇被命名为 pag）。pag 来自一种我们命名为 “Candidatus Bryopsidiphilus pagoamidifaciens BP1” 的细菌，该细菌属于 Amoebophilaceae 科，是与变形虫、节肢动物和线虫内共生体有亲缘关系的新属。Candidatus Bryopsidiphilus pagoamidifaciens 以细胞内方式寄生于 Bryopsis 藻类宿主体内，拥有一个高度简化的基因组（1.7 Mbp），失去了大多数独立生存所需的基因，并富含含有真核生物结构域的基因。通过对不同条件下的藻类培养进行长达 9 周的定量监测，我们发现 Candidatus Bryopsidiphilus pagoamidifaciens 和 pagoamide A 的丰度会随着温度的变化而发生显著波动。此外，我们还从不同地理来源的藻类样本中发现了另外三种 Candidatus Bryopsidiphilus pagoamidifaciens 菌株，它们的 NRPS BGC 和含有真核生物结构域的基因存在差异。我们的研究结果表明，由共生体产生的藻类分子比之前预期的更为普遍，并为海洋藻类中共生体与化学物质水平的协同调控提供了一个独特的案例。

图形摘要