基因组解析揭示白色链霉菌SM254抗蝙蝠白鼻综合征病原体的潜在代谢特征

为解决蝙蝠白鼻综合征(WNS)这一毁灭性真菌病害的防控难题，俄罗斯顿河国立技术大学等机构的研究人员通过比较基因组学分析了34株白色链霉菌(Streptomyces albidoflavus)的代谢特征，首次揭示了具有抗Pseudogymnoascus destructans活性的SM254菌株独特的乙醇发酵通路完整性和天冬氨酸合成缺陷等代谢特征，为开发新型生物防治策略提供了理论依据。

　　

在北美冬眠蝙蝠群体中肆虐的白鼻综合征(WNS)，是由嗜冷真菌Pseudogymnoascus destructans引发的生态灾难。这种疾病导致蝙蝠在冬眠期间异常活跃，过早耗尽脂肪储备而死亡，种群死亡率高达90%以上。作为生态系统中的重要调控者，蝙蝠数量锐减将引发农业害虫激增等连锁反应。2016年从美国苏丹铁矿深层沉积物中分离的白色链霉菌SM254虽被报道具有抗P. destructans活性，但其作用机制始终未明。

顿河国立技术大学生物工程与兽医学院的研究团队通过34株白色链霉菌的泛基因组分析，首次揭示了SM254菌株独特的代谢特征。研究人员采用PanACoTA流程构建包含11,638个基因家族的泛基因组，基于3,867个核心基因构建最大似然系统发育树，结合FastANI计算基因组相似性。功能注释通过eggNOG-mapper完成，KEGG通路分析采用自研工具KEGGaNOG实现。

系统发育与泛基因组结构
核心基因系统发育显示SM254与5株分离自丹麦、荷兰的菌株形成紧密分支，平均核苷酸相似性(ANI)>99%。泛基因组分析发现SM254携带185个菌株特异性基因，其功能注释揭示完整的乙醇发酵通路(Mixed acid: Ethanol, Acetyl-CoA to Acetylaldehyde)是该菌株区别于近缘菌株的显著特征。

代谢功能特异性
SM254展现出独特的"乙醇发酵完整+天冬氨酸合成缺失"代谢模式。KEGG分析显示其三羧酸循环(TCA cycle)和聚磷酸代谢通路完全保留(completeness=1.0)，而天冬氨酸生物合成模块完全缺失。这种组合在近缘菌株中未见，暗示其对低氧沉积环境的适应性进化。

功能相关性网络
尽管与近缘菌株的ANI>99%，SM254在功能相关性网络中呈现轻微偏离(相关系数0.966-0.985)，主要源于乙醇发酵通路的独特性。研究推测该通路可能通过乙酰-CoA(acetyl-CoA)的积累促进抗真菌次级代谢产物的合成。

这项研究首次从基因组层面阐释了SM254菌株的代谢特异性，其完整的乙醇发酵能力与特殊的氮代谢缺陷可能共同构成了抗P. destructans活性的物质基础。值得注意的是，SM254分离自220米深的铜富集沉积环境，其代谢特征反映了对极端环境的适应性进化。这些发现不仅为理解链霉菌的环境适应提供了新视角，更重要的是为开发针对WNS的生物防治制剂指明了方向——通过定向改造乙醇发酵相关基因或调控乙酰-CoA代谢流，可能增强菌株的抗真菌活性。

研究也存在一定局限，如尚未通过基因敲除实验直接验证特定代谢通路与抗真菌活性的因果关系。未来研究可结合转录组学和代谢组学，进一步揭示SM254在接触P. destructans时的基因表达调控网络和关键代谢物变化。该成果发表于《Brazilian Journal of Microbiology》，为抗击蝙蝠白鼻综合征这一生态威胁提供了新的科学线索。