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丝状真菌次级代谢产物的功能与合成调控研究进展
耿青如，杨飞洋，王雨荷，车雨微，杨坤龙
真菌在环境中无处不在，在植物、动物和人类的健康以及广泛的生态系统功能中都发挥着重要作用（Xu ）。它们能产生各种各样的次级代谢产物，而次级代谢产物对其自身的正常生长不是必需的化合物，但其在真菌生态学中作为适应因子扮演着重要的角色，例如紫外线防护，并且能够通过在生态相互作用中作为防御化合物或信号分子起作用（Brakhage ；Keller ）。不仅如此，真菌产生的这些次级代谢产物在人类生活中具有重要的应用，自弗莱明从青霉属Penicillium中发现青霉素并广泛应用以来，真菌次级代谢产物成为药物分子的重要来源（Raja et al. ），例如，他汀类、环孢菌素和霉酚酸等已经开始大规模地用于延长人类生命（Keller ）。此外，真菌产生的次级代谢产物也表现出对人有害的特性，例如，黄曲霉毒素（AF）、环匹阿尼酸和黄曲霉震颤素等。由于次级代谢产物的重要性，所以对次级代谢产物的合成调控研究已经成为热点。
次级代谢产物的合成是一个复杂过程，需要多个基因参与调控，基因组挖掘工作表明，真菌产生次级代谢产物的能力被大大低估，因为许多真菌次级代谢产物生物合成基因簇在标准培养条件下是沉默的（Brakhage ）。类似于原核生物的操纵子，在真菌的基因组中也出现了彼此功能相关的非同源基因成簇存在的现象。这些基因形成基因簇，可参与多种次级代谢途径（Osbourn ）。真菌次级代谢基因簇由复杂的调节网络控制，其全局调控主要通过全局调控因子实现，而通路特异性调节由它们调节簇内的基因编码的转录因子介导。本文主要根据近年来对次级代谢产物的研究，综合论述了真菌次级代谢产物的药用价值以及在竞争、防御和发育过程中的生态功能，此外，还描述了次级代谢物生物合成基因簇的转录和表观遗传调控，旨在更加深刻地理解次级代谢产物的合成调控。
图1 黑色素保护孢子免受紫外线辐射损伤
图2 次级代谢产物黄曲霉毒素和杂色曲霉素的合成调控
（+为正向调节，-为负向调节）
A：次级代谢产物黄曲霉毒素合成基因簇；
B：次级代谢产物杂色曲霉素合成调控
本文编辑：张日鹏
