雷帕霉素是一种31元大环内酯类抗生素,由雷帕链霉菌(Streptomyces rapamycinicus)、游动放线菌N902-109(Actinoplanes sp. N902-109)与伊氏链霉菌(Streptomyces iranensis)等放线菌菌株产生,具有广泛的生物活性,包括抗真菌、免疫抑制、抗肿瘤、神经保护和抗衰老等,市场应用前景非常广阔。目前,其生物合成途径已被清楚解析,研究证实它由一种杂合I型聚酮合酶(PKS, polyketide synthase)/非核糖体肽合成酶(NRPS, nonribosomal peptide synthetase)负责合成。基因簇全长约107.3kb,共含有26个基因,其中5个编码调控蛋白,参与调控雷帕霉素的生物合成。鉴于雷帕霉素及其衍生物在临床上的重要用途,其生物合成及其分子调控一直是大家的关注点,并取得了长足的进展,为雷帕霉素高产菌株的分子育种及新活性衍生物的挖掘奠定了良好的基础。本文将主要总结雷帕霉素生物合成基因簇、生物合成途径及其分子调控机制方面的研究进展,并将就该重要抗生素的发现及其衍生物的功能、高产菌株育种等方面的研究进行简单回顾。