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真菌次级代谢产物作为药物先导化合物的重要来源,近年来成为药物研发的热点领域之一。本课题组前期从低温来源茎点霉属真菌Phoma sp.XZ068中获得了一系列具有环庚三烯酚酮-倍半萜骨架结构的杂萜类化合物,体外活性评价表明该类化合物具有良好的细胞毒活性,其中eupenifeldin对神经胶质瘤细胞的增殖具有显著的抑制活性,有望成为治疗神经胶质瘤药物的先导分子。为深入研究该类化合物的生物合成,本研究对产生菌Phoma sp.XZ068进行了全基因组测序及生物信息学分析,并在此基础上开展了 eupenifeldin类杂萜的生物合成研究。本研究基于Phoma sp.XZ068的全基因组数据对其基因组特征进行了描述,并分析预测了该菌株可能的生存策略,同时对该菌株次级代谢产物的生物合成基因簇进行了预测及转录验证,揭示了该菌株在大米培养基上合成的次级代谢产物结构类型较为丰富。在此基础上,结合生物信息学分析、基因敲除实验及发酵产物的化学分析,鉴定了 eupenifeldin的生物合成基因簇eup,并对簇内各基因的功能进行了预测及验证。通过体外酶学功能验证及体内基因高表达实验,对簇中与eupenifeldin前体化合物humulenol生物合成相关的两个基因eupE和eupD进行了验证,其中eupE负责前体化合物humulene的生物合成,而eupD则参与了humulene羟基化生成humulenol的反应过程。根据各基因功能的分析结果和前期分离得到的中间产物,初步预测了Phoma sp.XZ068体内eupenifeldin的生物合成途径。此外,通过体内基因高表达及转录验证,对eup基因簇中途径特异性调控基因eupR的正调控作用进行了初步验证。为进一步了解与eupenifeldin生物合成相关的次级代谢通路,本课题组对基因eupA的敲除株进行了化学研究,发现阻断eupenifeldin生物合成途径后,新产生了一系列具有十氢萘环的tetramic acid类化合物。为明确该类化合物的生物合成途径,本论文对其生物合成基因簇进行了鉴定,并初步推测该类化合物与eupenifeldin的生物合成存在底物竞争性抑制。综上所述,本论文提供了真菌Phoma sp.XZ068的全基因组数据及菌株特性的相关信息,并首次鉴定了 eupenifeldin类杂萜的生物合成基因簇,相关研究成果可以为该类杂萜的进一步理性设计和结构优化提供借鉴。同时,tetramic acid类化合物生物合成基因簇的鉴定,为下一步通过代谢网络调控实现Phoma sp.XZ068次级代谢产物的定向分离及结构优化提供了理论基础和依据。