综述：放线菌生态位转换与致病 - 共生生活方式调控机制综述

《Microbial Ecology》：Mutualists to Opportunists: Ecological Duality and Lifestyle Switching in Actinomycetes

　　

摘要

放线菌属于代谢能力最广泛的微生物之一，存在于多种生态位中，包括作为促进植物生长的共生菌、与海洋生物和昆虫共存的互惠共生体、分解者以及机会性病原体。基因组学、宏基因组学和天然产物发现领域的最新进展表明，这些不同的生活方式并非独立的生物学状态，而是共享遗传和调控框架的不同表达形式。诸如聚酮合成酶（PKS）、非核糖体肽合成酶（NRPS）、混合PKS-NRPS以及铁载体合成途径等生物合成基因簇（BGCs）编码的代谢物质在营养获取、微生物竞争、宿主定殖、防御和毒力等方面起着关键作用，这些机制构成了放线菌生态灵活性的核心。在这篇综述中，我们整合了目前关于放线菌在陆地、海洋、植物、昆虫、动物及人类相关环境中生态多样性的机制的知识。我们探讨了次级代谢、群体感应系统、生物膜形成、应激反应路径以及宿主-微生物相互作用如何参与有益共生关系，同时指出相同的分子机制也可以在宿主受到压力、免疫抑制或微生物群失衡的情况下被用于机会性致病性。特别关注了与植物共生的链霉菌（Streptomyces）、海洋和昆虫共生关系、致病性诺卡氏菌（Nocardia）、马链球菌（Rhodococcus equi）以及植物病原性链霉菌（Streptomyces）等模型系统。我们还研究了水平基因转移、致病性岛、毒力质粒和基因组可塑性在促进生态转变和生态位适应中的作用。最后，我们提出了一个综合框架，通过结合环境信号、宿主生理状态、微生物群落结构以及调控网络来决定放线菌是发挥有益共生作用还是成为机会性病原体。理解控制这些生活方式转变的机制对于将放线菌应用于可持续农业、生物技术和药物发现以及降低新发传染病风险至关重要。