本文選題：赭曲霉菌　切入點(diǎn)：赭曲霉素A　出處：《南方醫(yī)科大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：Aspergillus westerdijkiae(赭曲霉)是隸屬于曲霉屬環(huán)繞組的一種絲狀真菌。該霉菌因其產(chǎn)生的主要次級代謝產(chǎn)物——赭曲霉毒素A(ochratoxin A,OTA)具有強(qiáng)烈的肝臟和腎臟毒性以及潛在的致癌和致突變能力而受到全世界的廣泛關(guān)注。研究發(fā)現(xiàn),在玉米、小麥等糧食或飼料以及咖啡、啤酒和果汁飲料等食品產(chǎn)品中都能檢測到A.westerdijkiae的存在及OTA的污染,嚴(yán)重危害人類健康及家畜安全。作為絲狀真菌家族的一員,A.westerdijkiae的酶催化作用和次級代謝產(chǎn)物生物合成能力在工業(yè)生產(chǎn)和醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域也有極大的開發(fā)潛力。為了揭示A.westerdijkiae的病原性、潛在的酶降解能力以及其重要次級代謝產(chǎn)物OTA的生物合成機(jī)制,我們對A.westerdijkiae進(jìn)行了全基因組測序和功能注釋,并與其它8個(gè)已公開全基因組測序數(shù)據(jù)的曲霉屬物種進(jìn)行了全基因組比較分析。本研究中,我們測序和組裝了大約36 MB的A.westerdijkiae基因組序列,并預(yù)測出10861個(gè)蛋白質(zhì)編碼基因。我們對A.westerdijkiae和其它8個(gè)曲霉屬物種全基因組范圍的單拷貝直系同源基因構(gòu)建了系統(tǒng)發(fā)生樹,發(fā)現(xiàn)A.oryzae和A.flavus在進(jìn)化上和A.westerdijkiae更相近。這兩個(gè)相似物種可以為A.westerdijkiae基因組的功能注釋提供更多有效的參考序列。隨后,我們在10861個(gè)蛋白質(zhì)編碼基因中預(yù)測到716個(gè)細(xì)胞色素P450酶編碼基因,663個(gè)碳水化合物活性酶編碼基因以及377個(gè)蛋白水解酶編碼基因�；诒容^基因組學(xué)分析、KEGG注釋以及結(jié)構(gòu)域預(yù)測,我們在663個(gè)碳水化合物活性酶編碼基因中進(jìn)一步篩選出了 288個(gè)植物多糖降解酶編碼基因。在A.westerdijkiae基因組中我們還預(yù)測到大量次級代謝產(chǎn)物生物合成基因簇,說明A.westerdijkiae具有顯著的次級代謝產(chǎn)物生產(chǎn)能力。通過進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)域預(yù)測、功能注釋以及比較基因組學(xué)分析,我們成功預(yù)測到兩個(gè)與OTA生物合成相關(guān)的基因簇(cluster37和cluster69),并詳細(xì)注釋了基因簇中所有的重要元件。我們發(fā)現(xiàn)基因簇cluster69中的兩相鄰GH3和AA3家族碳水化合物水解酶編碼基因很可能是導(dǎo)致A.westerdijkize在不同基質(zhì)中OTA生物合成能力差異的主要原因。本研究首次對A.westerdijk aj進(jìn)行了全基因組測序和全面的生物信息學(xué)分析,并報(bào)道了其重要次級產(chǎn)物OTA的生物合成基因簇。這將為今后研究如何控制OTA的污染起到指導(dǎo)性的作用。此外,我們還對A.westerdijkiae碳水化合物降解和蛋白水解能力進(jìn)行了分析,并預(yù)測了大量潛在的與菌體的宿主入侵以及病原性相關(guān)蛋白的編碼基因,為揭示A.westerdijkia示的生物特性及其與環(huán)境相互作用的機(jī)制供了極其豐富且有價(jià)值的數(shù)據(jù)資源。
[Abstract]:Aspergillus westerdijkiaeis a filamentous fungus belonging to the group of Aspergillus. The fungus has strong liver and kidney toxicity and potential carcinogenic and protuberance due to its main secondary metabolite, ochratoxin A(ochratoxin. The ability to change has attracted worldwide attention. The presence of A.westerdijkiae and the contamination of OTA can be detected in food or feed such as corn and wheat, as well as in food products such as coffee, beer and juice drinks. As a member of the filamentous fungi family, A. westerdijkiae has great potential for enzyme catalysis and secondary metabolites biosynthesis in the field of industrial production and medicine and health. The potential enzyme degradation ability and the biosynthesis mechanism of OTA, an important secondary metabolite of A.westerdijkiae, were sequenced and explained. In this study, we sequenced and assembled about 36 MB of A.westerdijkiae genome sequence. 10861 protein coding genes were predicted. Phylogenetic tree was constructed for A.westerdijkiae and 8 other genome-wide homologous genes of single copy lineage of Aspergillus species. It was found that A.oryzae and A.flavus were evolutionarily closer to A.westerdijkiae. These two similar species could provide more useful reference sequences for functional annotation of A.westerdijkiae genomes. We predicted 716 cytochrome P450 enzyme coding genes, 663 carbohydrate active enzyme coding genes and 377 protein hydrolase coding genes in 10861 protein coding genes. We further screened 288 plant polysaccharide-degrading enzyme coding genes from 663 carbohydrate active enzyme coding genes. We also predicted a large number of secondary metabolites biosynthesis gene clusters in the A.westerdijkiae genome. A.westerdijkiae has significant secondary metabolite productivity. Further domain prediction, functional annotation and comparative genomics analysis, We successfully predicted two clusters of genes related to OTA biosynthesis, including cluster 37 and cluster 69, and explained in detail all the important elements in the cluster. We found that the carbohydrate hydrolase codes of two adjacent GH3 and AA3 families in the gene cluster cluster69 are encoded. Gene may be the main reason for the difference of OTA biosynthesis ability of A.westerdijkize in different substrates. In this study, A.westerdijk AJ was sequenced for the first time, and a comprehensive bioinformatics analysis was carried out. The biosynthesis gene cluster of OTA, an important secondary product of A.westerdijkiae, is reported, which will play a guiding role in the future study on how to control the pollution of OTA. In addition, we also analyze the ability of carbohydrate degradation and protein hydrolysis of A.westerdijkiae. A large number of potential genes encoding host invasion and pathogenicity related proteins were predicted, which provided valuable data resources for revealing the biological characteristics of A.westerdijkia and the mechanism of its interaction with the environment.
【學(xué)位授予單位】：南方醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：Q93

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