综述：姜黄素预处理减轻溶血曼氏杆菌诱导的小鼠早期肺损伤并伴随肠道菌群组成改变

《Microorganisms》：Curcumin Pretreatment Alleviates Early Mannheimia Haemolytica-Induced Pulmonary Injury in Mice and Is Associated with Changes in Gut Microbial Composition

　　

天然产物仍是结构多样、生物活性丰富的活性小分子的重要来源，但传统的活性导向发现策略劳动强度高且易出现重复发现，而无靶向基因组挖掘则常缺乏针对生物合成基因簇（Biosynthetic Gene Cluster, BGC）的高效优先级划分标准。抗性基因导向发现策略已成为解决上述局限的有力手段。在产生菌中，毒性代谢产物通常伴随遗传编码的自我保护机制，如抗性靶标同源物、管家基因复制、解毒酶、修复系统或转运蛋白。当这些决定因子与BGC共定位时，可作为功能标记，在化合物分离前预测其生物活性，甚至推断其分子靶标。近十年来，该概念已发展为靶向导向的基因组挖掘框架，并得到ARTS、FunARTS、antiSMASH及MIBiG等工具与数据库的支持。本综述系统总结了该策略的生物学基础、工作流程、代表性进展及局限性。因此，抗性基因可作为加速活性天然产物发现的功能信标。

1. 1.
   引言
   微生物次级代谢产物具有多样的结构骨架与显著的生物活性，是创新药物发现的宝贵资源。长期以来，天然产物发现主要依赖活性导向分离与传统化学筛选，但这些方法劳动强度高、耗时长，且常导致已知化合物的重复分离。随着高通量基因组测序技术的快速发展，研究已明确微生物基因组编码的生物合成基因簇（BGC）数量远超目前已表征的天然产物，提示多数次级代谢途径在标准实验室条件下处于沉默状态。基因组挖掘通过直接从遗传信息预测天然产物，而非依赖可观察表型，成为应对上述挑战的有力策略。传统基因组挖掘流程包括基因组测序（如Illumina/PacBio平台）、BGC识别与去重复化，随后通过基因操作（如敲除或沉默）或异源表达进行候选BGC验证，并结合代谢组分析与结构解析。尽管潜力显著，但无靶向方法常受限于BGC与其对应代谢产物之间的相关性不明确，导致通路激活与化合物鉴定效率低下。近年来，抗性基因导向的基因组挖掘成为更精准高效的替代策略。该策略基于产生菌在合成毒性次级代谢产物时，通常在同一BGC内携带抗性基因以避免自身中毒的观察。抗性基因可通过ARTS 2.0、FunARTS、antiSMASH v8.0及MIBiG v4.0等工具与数据库进行系统识别，并通过同源分析检测与必需管家酶相关的抗性元件。这些基因作为功能标记，不仅能精准优先筛选候选BGC，还可直接推断编码天然产物的分子靶标。从概念上讲，抗性基因策略将BGC从纯粹的生物合成预测转化为基于机制的假设，聚焦于基因簇是否编码与特定细胞靶标或通路相互作用的代谢产物——这是靶向导向基因组挖掘的核心原则。候选抗性决定因子通常基于三个关键标准优先排序：复制（指必需或管家基因的额外拷贝，作为不敏感靶标同源物发挥作用）、邻近性（指与BGC共定位或相邻，强化功能关联）及可解释性（指候选基因与已知靶标或抗性元件具有可识别的相似性，可通过序列或结构特征推断机制）。相较于传统基因组挖掘，该靶向策略通过缩小搜索空间并在早期阶段将BGC与其生物学功能关联，显著提升了发现效率。其核心优势在于可在化合物分离前生成生物活性与作用模式假设，抗性基因作为“功能信标”引导识别具有明确靶标的代谢产物。后续实验验证（如抗性表型评估与靶标抑制试验）可快速确认生物活性与机制。该策略已助力解析多个此前难以研究的通路（如蜡黄菌素生物合成），并促进多种活性化合物（包括细胞毒性抗生素、抗肿瘤剂及除草剂）的发现。但并非所有抗性相关基因均为真正的自我保护决定因子，许多重要BGC缺乏明显的抗性标记，尤其是当抗性依赖调控、生理或空间机制时。新兴研究进一步表明，抗性并非孤立的防御过程，而是与生物合成通路深度整合，随代谢产物组装协同进化。非常规机制的发现（如真菌大环内酯的胞外激活与胞内失活偶联、RTA1样蛋白介导的抗真菌聚酮类抗性）进一步拓展了抗性概念框架。2020年《Natural Product Reports》的综述已系统总结了2000–2019年抗性基因导向发现的进展，为本领域奠定坚实基础。此后，该领域取得快速进展，包括拓展至真菌基因组挖掘、识别靶向真核系统的化合物、开发自动化高通量平台（如最初针对链霉菌的原核系统FAST-NPS平台）及整合专用计算工具与数据库。基于此，本综述不仅更新近期进展，还对该策略进行系统批判性评估。整合抗性基因分析的基因组挖掘策略已从放线菌、真菌及海洋细菌中解锁多种新型活性代谢产物，下一代测序技术进一步拓展了未充分开发微生物中隐性生物合成簇的发现，为领域提供了及时且整合的框架。
2. 2.
   天然产物产生菌的抗性分子机制
   毒性天然产物的生物合成对产生菌构成固有的自我保护挑战，其已进化出四大类遗传编码的抗性机制，其中最具挖掘价值的是与BGC遗传连锁且在靶标预测上机制可解释的类型。
   2.1. 靶标修饰或靶标替换
   靶标修饰或替换是天然产物发现中信息最丰富的抗性机制。该策略中，产生菌编码靶蛋白的抗性同源物或复制的管家基因，在维持正常生理功能的同时降低对毒性代谢产物的敏感性。这些抗性决定因子通常与BGC共定位，为分子靶标预测提供直接可靠的线索。代表性案例包括Saccharothrix mutabilis依赖磷酸转移酶Cph实现卷曲霉素自我保护；真菌frzK赋予对嘌呤合成抑制剂FR901483的抗性。该机制支撑了通过抗性导向流程发现蜡黄菌素、靶向二氢羟基酸脱水酶（DHAD）的除草剂及结合细胞色素P450 51（CYP51）的抗真菌剂。综上，靶标同源抗性基因可作为代谢产物生物活性的稳健预测标记。
   2.2. 转运依赖的抗性
   转运依赖的抗性是通过膜转运蛋白或外排系统降低胞内毒性天然产物积累的广泛且多功能的保护机制。尽管这类基因有助于BGC识别，但相较于靶标修饰抗性基因，其提供的分子靶标直接信息通常较少。典型案例包括Acrophialophora levis中的真菌RTA1型转运蛋白AcrD，以及Streptomyces lusitanus与Pseudomonas fluorescens中协同外排系统对无活性前体进行胞外激活。真菌大环内酯生物合成将外排与毒性的时空控制偶联。基于抗性基因数据库（Resistance Gene Database, RGDB）的大规模基因组调查证实了转运抗性元件在微生物中的广泛分布。
   2.3. 酶促解毒或损伤修复
   酶促解毒使产生菌通过化学修饰灭活毒性天然产物，或修复这些化合物造成的分子损伤。乙酰转移酶是细菌中最常见的解毒酶，而DNA修复系统在产基因毒性代谢产物菌株中发挥核心作用。代表性案例包括Paenibacillus sp.中套索肽修饰乙酰转移酶，以及灭活奥狄罗哈丁（odilorhabdin）抗生素的OatA乙酰转移酶。卷曲霉素产生菌结合乙酰转移酶与磷酸转移酶双重解毒系统。针对基因毒性代谢产物，DNA修复通路是核心自我保护模块：cosmomycin D产生菌部署分枝硫醇抗氧化系统，黏杆菌素合成菌株利用单加氧酶解毒。相关抗性特征也助力ClpP抑制剂及杂合聚酮-肽类抗菌剂的识别。
   2.4. 调控、时序与空间保护机制
   除基因编码的抗性因素外，产生菌还采用调控、时序与空间策略最小化自身毒性，包括天然产物的延迟激活、生物合成通路的区室化及精准控制的分泌。尽管生物学意义显著，但由于缺乏明确的遗传标记，这些机制较难进行大规模计算挖掘。经典案例包括卡里曼塔辛与萘啶霉素的胞外前体激活、产头孢霉素放线菌中β-内酰胺酶的协同调控，以及alligamycin与聚烯大环内酯的区室化生物合成通路。真菌大环内酯通路进一步整合胞外激活与胞内解毒循环以避免自身损伤。
3. 3.
   计算与实验工作流程
   抗性基因导向的天然产物发现遵循整合计算与实验的工作流程，结合基因组测序、生物信息学优先级划分与功能验证，以高效识别新型活性化合物。该流程将基因组数据转化为基于机制的发现路径，显著提升效率与成功率。
   3.1. 基因组测序与BGC注释
   工作流程始于获取高质量基因组序列。第三代测序技术（如PacBio与Oxford Nanopore）现已实现完整或近完整基因组的常规生成，这对维持BGC完整性及后续功能研究至关重要。随后使用生物信息学工具进行BGC识别与注释。antiSMASH v8.0仍是细菌、古菌与真菌中应用最广的平台，可检测多种BGC类型（如聚酮合酶PKS、非核糖体肽合成酶NRPS、萜类及核糖体合成翻译后修饰肽RiPPs），并预测核心结构与生物合成特征。为避免已知化合物重复发现，需利用MIBiG v4.0（Minimum Information about a Biosynthetic Gene cluster）等经过筛选的数据库进行去重复化，该数据库包含经实验验证的BGC。NCBI GenBank/RefSeq与JGI IMG/M等大型基因组库为挖掘与比较分析提供广泛数据集。
   3.2. 抗性基因检测与评分
   BGC注释后，通过整合同源搜索、必需基因分析、基因复制检测与基因组邻近性评估识别候选抗性基因。ARTS为细菌抗性基因系统提供标准化框架，ARTS-DB则支持跨细菌基因组与宏基因组组装基因组的大规模抗性-靶标关系探索。针对真菌系统，FunARTS通过将抗性基因信息整合至BGC注释，拓展基因组挖掘能力，实现靶向导向分析。抗性基因数据库（RGDB）通过整合多类抗性相关数据集，进一步支持注释与大规模筛选。候选抗性基因通过多参数评分系统进行定量评估，纳入因素包括与BGC的共定位、跨分类群的保守性、与已知抗性决定因子的相似性及机制可解释性。该评分步骤对区分真实抗性基因与无关基因组元件至关重要。
   3.3. 靶标推断与簇优先级划分
   随后通过保守结构域分析、与管家同源物的系统发育比较及已知药物靶标映射，将候选抗性决定因子与潜在分子靶标关联。抗性基因的基因组背景进一步支持功能解释。例如，系统发育分析已证实奥狄罗哈丁抗性基因oatA与其对应BGC的协同进化。基于上述分析，根据抗性信号强度、预测新颖性、分类学可操作性及实验激活或异源表达的可行性对BGC进行优先级划分。基因簇家族（Gene Cluster Family, GCF）分析常用于识别缺乏已知类似物的未表征“孤儿”簇。该步骤在识别靶向真核系统的BGC中尤为有效，助力发现具有新型作用模式的抗真菌剂与除草剂。
   3.4. 实验验证
   计算识别的候选BGC需转化为具体化合物并进行机制验证，包括沉默BGC激活、异源表达、发酵优化、代谢产物分离、抗性测试、基因敲除/过表达及生化/细胞靶标验证。异源表达是BGC功能验证的核心，常用宿主包括Aspergillus nidulans、链霉菌属、Saccharomyces cerevisiae及Escherichia coli。基因簇捕获技术包括酵母同源重组、TAR克隆与CRISPR-Cas9。例如，通过A. nidulans中的异源重构验证了蜡黄菌素聚酮合酶基因簇功能；通过A. nidulans中的启动子交换激活了Fellutamide B的BGC并阐明其通路。基因敲除与回补实验验证抗性基因功能，如体外与体内实验证实卷曲霉素磷酸转移酶Cph的双重抗性机制；Yersinia ruckeri RNA甲基转移酶抗性基因的功能验证阐明其在holomycin生物合成中的作用。异源表达系统或野生型菌株的发酵产物经分离纯化后，通过HPLC-MS/MS与NMR光谱进行结构表征，为后续活性研究奠定基础。验证的关键策略包括双功能筛选、晶体结构分析及体外/体内活性试验。例如，针对链霉拉帕胺的发现，结合荧光底物水解与ADEP诱导ClpP激活拮抗筛选的双功能平台识别出新型ClpP抑制剂，并通过晶体结构分析阐明其作用机制；FR901483抗性酶FrzK的结构适应性通过晶体结构分析揭示。自动化技术缩小了计算筛选与实验室验证的差距，FAST-NPS平台作为代表性全自动化、可扩展的链霉菌活性天然产物发现系统，整合了抗性导向筛选与克隆、异源表达、发酵及产物提取，为大规模高通量发现提供路径。
4. 4.
   代表性进展
   抗性基因导向发现已在细菌与真菌系统中取得显著进展，从经典抗菌发现拓展至抗真菌剂、除草剂、免疫抑制剂及抗肿瘤剂的挖掘。2020年《Natural Product Reports》综述已列举大量BGC携带抗性基因的化合物结构，本综述重点总结2020–2026年的研究进展。该策略不仅深化了对微生物自我保护机制的认知，还推动了从基础研究到可扩展发现流程及工业应用的转化。
   DNA复制是生命的基础过程，需多种酶复合物协同作用。细菌DNA复制酶与真核生物进化差异显著，是抗菌剂的理想靶标。除2020年综述总结的DNA复制抑制剂（新生霉素、氯新生霉素、香豆霉素及灰绿霉素）外，Panter等以五肽重复蛋白（Pentapeptide Repeat Proteins, PRPs）为探针，对黏细菌进行系统基因组挖掘——PRPs此前被鉴定为旋转酶抑制剂albicidin与cystobactamid的BGC中的结构重复元件。通过启动子工程策略激活Pyxidicoccus fallax中含PRP编码基因的PKS基因簇，成功产生两种新型化合物pyxidicycline A与B。活性研究证实两者均为选择性拓扑异构酶抑制剂。
   蛋白质合成因原核与真核系统存在显著差异，是关键抗菌靶标。近期，Kishore等以氨酰-tRNA合成酶（aminoacyl-tRNA synthetase, aaRS）同源物为探针，对海洋细菌Vibrio ruber DSM 16370进行抗性元件（Self-Resistance Element, SRE）导向的基因组挖掘。通过基因组分析识别与PKS-NRPS杂合BGC共定位的aaRS抗性基因。结合基因突变与同位素标记试验，表征出三种互变异构体vibriomycin A、B与B’为该通路的主要代谢产物。生物学试验验证vibriomycin是细菌苏氨酰-tRNA合成酶（ThrRS）的新型变构抑制剂，与表1中的靶标注释一致。不同于borrelidin及其他竞争性结合ThrRS的抑制剂，vibriomycin采用变构抑制机制，构成新型抗菌剂化学型。
   蛋白酶体是控制真核细胞蛋白质降解的关键复合物，是抗肿瘤药物靶标。范张团队近期开发了整合抗性基因导向基因组挖掘与双功能筛选的发现平台，成功识别出靶向ClpP蛋白酶的抗毒力抑制剂。以ClpP蛋白酶为探针，筛选超过34,000个放线菌基因组，识别出530个含潜在ClpP抗性基因的BGC，并选择26个进行实验验证。采用结合荧光检测与抗ADEP诱导ClpP激活反向筛选的双功能策略，该平台成功识别出一系列ClpP抑制剂，包括链霉拉帕胺A（IC₅₀ = 480 nM）。链霉拉帕胺BGC属于NRPS类型，编码突变ClpP作为SRE。这是首个报道的靶向ClpP的天然产物抑制剂。鉴于ClpP是耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（Methicillin-resistance Staphylococcus aureus, MRSA）毒力调控的核心因子，该研究不仅为抗MRSA治疗提供潜力先导化合物，还建立了天然产物靶向筛选的可扩展范式。
   DNA代谢是关键的 drug靶标。Castillo Arteaga等研究了产抗肿瘤抗生素cosmomycin D（COSD，蒽环类家族成员）的Streptomyces olindensis DAUFPE 5622的抗性机制。识别或提出了锚定在COSD BGC中的三种抗性机制：ABC转运蛋白（cosIJ）、UvrA IIa类蛋白（cosU）及由cosP编码的分枝硫醇过氧化物酶（MPx）介导的新型抗性机制。MPx及其突变体的活性研究证实其参与COSD生物合成过程中的过氧化物响应。ABC转运蛋白、UvrA IIa类蛋白及MPx的过表达均增强对cosmycin等毒性蒽环类药物的响应。这些发现表明半胱氨酸过氧化物酶保护S. olindensis免受COSD产生过程中的过氧化损伤，提示天然产物产生菌与肿瘤细胞的抗性进化具有趋同性。
   甾醇是真核细胞膜的重要组分，其生物合成通路长期作为抗真菌治疗靶标。其中，羊毛甾醇14α-脱甲基酶（CYP51）是唑类抗真菌剂的经典分子靶标，在麦角固醇生物合成中发挥核心作用。靶向CYP51的天然产物相对罕见，真菌代谢产物restricticin是少数已知案例之一。基于此生物学背景，刘等以CYP51为抗性标记进行靶向导向基因组挖掘，识别并实验验证了restricticin相关化合物的BGC。随后对含CYP51同源物的BGC进行挖掘，进一步从此前未表征的真菌产生菌中发现lanomycin。这些发现强调了抗性基因作为连接BGC与其分子靶标的功能指标的实用性，凸显了该策略在发现具有明确作用模式的活性天然产物方面的潜力。
   关于碳水化合物与能量代谢抑制剂，pentalenolactone与heptelidic acid均通过其环氧结构共价灭活甘油-3-磷酸脱氢酶（GAPDH）。两者基因簇中均含额外的GAPDH拷贝，已被证实为自身抗性酶。aurovertin E与citreoviridin靶向ATP合酶β链，其基因簇编码的突变ATP合酶β链赋予产生菌抗性。
   乙酰乳酸合成酶（Acetolactate Synthase, ALS）是支链氨基酸生物合成通路的关键酶，人类缺乏该酶，使其成为潜在抗真菌靶标。Perlatti等首先验证了ALS的可成药性。随后团队采用抗性基因导向的基因组挖掘策略，从土曲霉（A. terreus）中识别出编码HB-35018的BGC。该化合物属于新型螺-顺-十氢萘四酸类，显示 potent ALS抑制活性。生化与抗真菌试验表明，HB-35018在抗烟曲霉及其他致病真菌的效力上优于已知ALS抑制剂。冷冻电镜结构研究揭示了HB-35018与ALS的独特共价结合模式，不同于既往报道的抑制剂。此外，研究人员在侵袭性曲霉病小鼠模型中证实ALS对真菌毒力至关重要。综上，这些发现确立ALS为潜力抗真菌药物靶标，凸显了抗性基因导向基因组挖掘在抗真菌发现中的实用性。
   针对核苷酸代谢抑制剂，FR901483是1996年从Cladobotryum sp. No. 11231中分离得到的免疫抑制剂。其作用机制不同于FK506与环孢素A，不抑制IL-2产生，而是抑制核酸生物合成。FR901483的生物合成通路随后被阐明，frz基因簇调控其产生。该簇中frzK编码磷酸核糖焦磷酸酰胺转移酶（Phosphoribosyl Pyrophosphate Amidotransferase, PPAT）同源物——该关键酶催化从头嘌呤合成的第一步。研究假设frzK编码可逃逸FR901483抑制的PPAT变体，作为产生菌的自身抗性酶（SRE）。近期对FrzK及其大肠杆菌同源物PurF进行的生化与结构分析表明，重组FrzK具有PPAT活性（虽弱于PurF），但可有效逃逸FR901483的强抑制。这些结果证实FR901483的靶标为PPAT，FrzK通过维持抑制剂存在下的从头嘌呤合成能力发挥SRE功能。为阐明FrzK逃逸机制的分子基础，研究人员解析了PurF与FR901483复合物的晶体结构，并构建了FrzK的同源性模型。序列与结构分析显示，FrzK特有的残基聚集在柔性环（Flexible Loop）附近，该环在底物结合时发生无序到有序的构象转变。位点定向突变的动力学研究进一步提示抗性产生的机制：FrzK在结构上前置性使柔性环倾向于采取活性闭合构象，即使FR901483存在时亦然。
   2020年以来，也发现了具有新型作用机制或未知靶标的天然产物。Wieder等通过活性导向分离，从Acrophialophora levis中识别出两种新型多羟基聚酮类化合物acrophialocinol与acrophialocin作为主要抗真菌代谢产物。重要的是，该研究揭示多羟基聚酮类化合物的自身抗性由acr生物合成基因簇编码的保守RTA1样蛋白介导。RTA1家族蛋白通常与甾醇转运相关，这是首次报道此类蛋白参与天然产物自身抗性。Deng等利用系统发育导向的天然产物发现平台，报道了多烯抗真菌抗生素mandimycin的发现。mandimycin由mand基因簇生物合成，其进化模式与已知多烯大环内酯类抗生素显著不同，具有三个脱氧糖修饰。该化合物在体外与体内对多种多重耐药真菌病原体显示 potent广谱杀菌活性。mandimycin的作用机制独特——靶向真菌细胞膜中的多种磷脂，导致真菌细胞必需离子外流。这种多靶标结合能力赋予其 robust杀菌活性与逃逸抗性潜力。尽管该化合物主要通过系统发育导向策略而非经典SRE共定位方法发现，但其产生菌基因簇中抗性元件的存在及其独特作用机制为抗真菌药物研发提供了新方向。
5. 5.
   优势与局限性
   抗性基因导向的基因组挖掘通过优先筛选更可能编码具有明确靶标的活性分子的BGC，而非对所有簇平等处理，为天然产物发现引入了功能维度。磺胺与偶氮氧抗生素生物合成的案例研究进一步验证了该策略在识别具有独特催化机制的新型BGC中的效力。该策略的核心优势在于可在化合物分离前生成早期作用模式假设，从而桥接序列预测与下游功能表征。抗性基因导向挖掘加速了新型抗生素（如真菌来源的pyranonigrin A、黏细菌来源的pyxidicyclines）的发现，并实现了隐性簇的异源表达，这些天然产物也显示出克服临床耐药性的潜力。该策略广泛适用于细菌与真菌系统，并已从抗菌发现拓展至除草剂、抗真菌剂及免疫抑制剂领域，凸显其在医药、农业与化学生物学中的多功能性。此外，专用生物信息学工具（如ARTS、FunARTS、antiSMASH）与精选数据库（如MIBiG、RGDB）的发展，为标准化高通量挖掘建立了 robust技术框架。通过聚焦与抗性基因（尤其是与必需管家功能相关的抗性基因）关联的BGC，该策略有效降低了重复发现率，显著提升识别新型化合物的可能性。
   尽管优势显著，该策略仍存在若干局限。假阳性可能源于并非所有复制或BGC邻近基因均为真实抗性决定因子；假阴性则常见于抗性机制依赖调控、生理或基因组分散特征，难以通过计算检测。关键局限包括假基因被错误注释为功能性抗性基因、表征稀有酶促反应（如N-S键形成、tRNA依赖转移）的技术障碍，以及含抗性微生物的不可培养性，同时微生物门间的基因模式存在变异。特别是涉及多种酶、亚细胞定位或阶段特异性功能的复杂抗性系统仍难以预测。抗性基因的预测效力也存在差异：复制的管家基因可提供强靶标线索，而通用转运蛋白常提供有限的机制信息。此外，实验验证仍是主要瓶颈——沉默BGC、异源表达效率低及代谢产物分离困难可能阻碍预测功能的确认。当前数据库仍缺乏罕见或非常规抗性机制的全面覆盖，尤其是海洋真菌与极端微生物等未充分开发微生物类群。尽管大量案例研究支持抗性导向基因组挖掘的实用价值，但缺乏针对无靶向基因组挖掘策略的系统定量基准测试。由于已发表研究在靶标类别、微生物分类、筛选流程与验证标准上存在显著差异，目前难以直接比较发现效率、命中率或假发现率。因此，开发标准化基准测试指标将成为未来方法学评估的重要方向。该策略的全部潜力需结合生化验证、优化表达系统及新兴自动化技术方能实现。
6. 6.
   未来展望与结论
   抗性基因导向发现已成为天然产物研究中有效的功能导向策略，在化合物分离前将BGC与生物学靶标关联，克服了无靶向基因组挖掘的关键局限。ARTS、antiSMASH、MIBiG及FAST-NPS等工具已使该策略日益可扩展。未来进展将依赖与多组学、合成生物学、自动化及人工智能的整合，通过纳入序列同源、共线性、结构域架构及已验证的抗性-靶标关系，改进预测模型。自动化“铸造厂式”流程将促进高通量的优先级划分、克隆、表达及代谢产物表征。该策略正从抗菌剂拓展至靶向真核系统的化合物，包括除草剂、抗真菌剂、免疫抑制剂及代谢调节剂，同时对新抗性机制（如时空分离、膜转运）的探索及全面抗性基因数据库的构建将进一步拓展其范围。合成生物学提供了重大机遇——通过工程化人工BGC、优化异源表达及重构通路，加速发现与生产。尽管该策略并非通用解决方案，而是作为互补富集工具，最好与比较基因组学、代谢组学及自动化联合使用。然而，抗性基因作为发现具有明确作用模式天然产物的“功能信标”，已使该策略成为未来医药、农业等领域活性化合物研发的核心。