【Nat Communi】中国农大郑浩团队挖掘蜜蜂肠道菌合成新型天然产物抵抗致病菌

2023年11月24日，Nature Communications杂志在线发表了中国农业大学郑浩团队研究论文“Identification of peptides from honeybee gut symbionts as potential antimicrobial agents against Melissococcus plutonius”。该研究通过对肠道菌群次级代谢产物基因簇的深入挖掘，揭示了蜜蜂肠道微生物合成新型天然产物的潜力。发现蜜蜂肠道核心菌Gilliamellla编码新型核糖体肽，可在肠道内高效抑制诱发欧洲幼虫腐臭病的蜂房蜜蜂球菌。

近年来，由于病原微生物和寄生虫感染等因素，导致全球蜜蜂种群数量下降。而滥用抗生素等非靶向药物会使蜂群健康状态进一步恶化，且造成蜂产品中抗生素残留。欧洲幼虫腐臭病（European Foulbrood，EFB）是以蜂房蜜蜂球菌（Melissococcus plutonius）为主要致病菌的一种传染性疾病。EFB多发于蜜蜂幼虫期。该病多发生于春秋两季，具有传播广、发病快的特点，严重影响蜂群春秋两季的繁育。虽然，成年工蜂无明显症状，但成年蜂是该病原细菌的主要携带者和传播者。

本研究首先通过对477个蜜蜂肠道微生物基因组系统性分析，发现了700余种全新构型的次级代谢产物合成基因簇（BGCs），主要包含了核糖体肽（RiPP）、非核糖体肽（NRP）、芳基多烯（Aryl polyene）等化合物种类。这些次级代谢产物基因簇，特别是核糖体肽类物质，在不同地区来源的西方蜜蜂、东方蜜蜂及熊蜂肠道中的组成具有显著差异。进一步分析发现，蜜蜂肠道核心菌Gilliamella apis能够分泌一种新型核糖体肽，该天然产物对蜂房蜜蜂球菌表现出显著的抑制作用。通过基因组+质谱数据联合分析（Spectrometry-guided Genome Mining），发现了一段由10个氨基酸组成的活性核心肽段。

这一研究揭示了蜜蜂肠道菌群新型天然产物的合成潜力，为未来通过数据挖掘及生物合成发掘生物活性分子提供了基础，也为通过蜜蜂特有肠道菌群解决蜂群健康问题提供了新的思路。

中国农大食品学院2021级博士生郎浩宇为论文第一作者，郑浩教授为论文通讯作者。中国农大食品学院硕士生刘雨文，段慧娟，昆明理工大学硕士生张文昊共同参与了该项工作。本研究获得了国家重点研发计划“合成生物学”专项、国家自然科学基金面上项目的支持。郑浩团队致力于蜜蜂肠道微生物研究，针对菌群进化多样性、菌群功能及其分子机制、蜜蜂肠道菌工程调控技术等方面开展了系列研究。近年来，课题组相关成果发表于Nature Communications（3篇）、PNAS（2篇）、Microbiome（4篇）、Small等杂志。

全文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-43352-6

转自：“iPlants”微信公众号

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