产enfumafungin真菌Hormonema carpetanum ATCC 74360全基因组测序及次级代谢产物合成基因簇解析

本研究针对目前唯一能产生广谱抗真菌三萜苷类化合物enfumafungin的真菌Hormonema carpetanum ATCC 74360，采用Illumina+PacBio混合测序策略完成首张32.93 Mbp基因组图谱，鉴定出35个BGC（含enfumafungin合成基因簇），为开发新型抗真菌药物提供关键基因组资源。该成果发表于《BMC Genomic Data》，将推动真菌次级代谢产物的合成生物学研究。

在抗真菌药物研发领域，三萜苷类化合物enfumafungin的发现曾引发广泛关注。这种由植物内生真菌Hormonema carpetanum产生的特殊代谢产物，经结构改造后衍生出首个口服型β-(1,3)-D-葡聚糖合成抑制剂ibrexafungerp，成为20多年来FDA批准的首个全新作用机制抗真菌药。然而令人意外的是，作为这一重要药物前体的原始生产菌株H. carpetanum ATCC 74360，其完整基因组信息却长期缺失，严重制约了通过合成生物学手段优化生产的可能性。

来自中国的研究团队在《BMC Genomic Data》发表了突破性研究成果。该研究采用Illumina NovaSeq X Plus和PacBio Sequel IIe双平台测序策略，首次完成H. carpetanum ATCC 74360的全基因组测序与注释。通过HiFi长读长与短读长数据的混合组装，获得包含16个contig、32.93 Mbp的高质量基因组草图，GC含量49.85%，经CEGMA和BUSCO评估显示99%的基因组完整性。关键突破在于利用antiSMASH预测到35个次级代谢产物生物合成基因簇(BGC)，其中包括此前仅部分表征的enfumafungin合成基因簇。

研究团队采用三项核心技术：1）双平台混合测序策略（Illumina 168×覆盖度+PacBio 57×覆盖度）；2）POLCA基因组抛光技术提升组装准确性；3）多层级生物信息学分析流程（Maker2基因预测、tRNA-scan-SE转运RNA识别、Barrnap核糖体RNA注释）。样本来源于ATCC保藏的原始菌株，在SMY培养基中培养40小时后提取DNA。

【基因组特征】最终组装获得N50为2.53 Mbp的基因组，预测到10,433个编码基因、253个tRNA和62个rRNA。功能注释显示4,433个基因具有GO分类，6,393个基因参与KEGG通路，3,775个基因归属COG功能类别。

【次级代谢潜力】特别引人注目的是发现14个非核糖体肽合成酶(NRPS)、11个聚酮合酶(PKS)和10个萜类合成基因簇。在contig 5定位到的萜类BGC与已知enfumafungin合成酶efuA的基因位置相符。

【应用价值】该基因组填补了重要药物生产菌的基因组空白，为阐明enfumafungin生物合成途径提供蓝图。通过后续基因编辑可优化生产菌株，对开发针对耐药念珠菌（如C. auris）的新一代抗真菌药具有重要意义。

讨论部分指出，尽管组装尚未达到染色体水平，但已为解析enfumafungin合成机制奠定基础。特别值得注意的是，除已报道的efuA基因外，该研究还发现多个可能参与三萜骨架修饰的候选基因，这为通过组合生物合成技术创造结构衍生物开辟了新途径。随着ibrexafungerp适应症扩展至侵袭性念珠菌病（临床试验NCT03672292）的研究推进，本基因组资源将加速相关药物研发进程。