摘要：**文章信息**：Ding J, Cui X, Wang X, Zhai F, Wang L, Zhu L. Multi-omics analysis of gut microbiota and metabolites reveals contrasting

**文章信息**：Ding J, Cui X, Wang X, Zhai F, Wang L, Zhu L. Multi-omics analysis of gut microbiota and metabolites reveals contrasting profiles in domestic pigs and wild boars across urban environments. Front. Microbiol. 15:1450306. doi: 10.3389/fmicb.2024.1450306

01研究背景

海绵（多孔动物门）是海洋中生物活性化合物的主要来源，但其共生细菌被认为是这些化合物的实际生产者。然而，实验室培养这些细菌极具挑战性。

本研究聚焦于中光层珊瑚生态系统（MCEs，深度30-150米）的海绵，其微生物多样性和次生代谢潜力尚未充分探索。通过宏基因组学方法，研究团队绕过了传统培养限制，旨在揭示海绵共生细菌的基因簇资源，为新型生物活性化合物的发现提供基础。

02实验方案

明科生物提供了个性化数据分析等服务。

03 实验结果（节选）

a.中光层海绵细菌蕴藏丰富次级代谢基因簇

研究从15种中光层海绵中获取了429个高质量宏基因组组装基因组（MAGs），涵盖27个细菌门类。

通过antiSMASH分析，共鉴定出1637个生物合成基因簇（BGCs），其中萜类（30.2%）、聚酮合酶（PKS，22.1%）和核糖体合成修饰肽（RiPPs，17.9%）占比最高。这些BGC的广泛分布揭示了中光层海绵共生微生物的化学多样性潜力。

b. 95%以上基因簇为未经验证的“暗物质”

通过BiG-SCAPE聚类分析，仅5个基因簇家族（GCFs）与已知MIBIG数据库中的BGC匹配。例如，一个萜类GCF（FAM_00447）和RiPPs GCF（FAM_01143）虽广泛分布于多个海绵样本，但其核心结构与已知化合物差异显著，提示可能产生全新生物活性分子。

c. “明星”菌门与跨宿主分布

在Tectomicrobia门的Entotheonella sp.基因组中，发现了11个BGCs，占其基因组的2%（图6a）。这些基因簇均未在已知数据库中找到同源序列，暗示其可能编码新型抗生素或抗癌化合物。

32个GCFs在不同海绵的相同MAGs中保守存在（如萜类FAM_00447和FAM_01046），表明这些基因簇可能在宿主-微生物共生中发挥关键作用（图6b）。

04 结论

1.资源潜力：中光层海绵共生细菌是未被开发的“基因宝库”，其BGC多样性远超预期，为新型抗生素、抗癌药物发现提供了重要靶点。

2.技术突破：宏基因组策略克服了传统培养难题，直接揭示了不可培养微生物的次级代谢潜力。

3.生态意义：保守基因簇的跨宿主分布暗示其在维持海绵-微生物共生关系中起关键作用，可能涉及化学防御或信号传递。

4.应用前景：Tectomicrobia门和萜类/PKS基因簇是未来药物开发的优先目标，需通过异源表达或合成生物学手段验证其产物活性。

来源：科学花小悠