“最毒蘑菇”的毒素這樣煉成

誤食毒蘑菇致人死亡的事件時(shí)有發(fā)生，但同時(shí)毒蘑菇也是重要藥物和功能分子的來(lái)源。中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所的科研人員近期在破解鵝膏環(huán)肽毒素合成機(jī)制研究中取得重要進(jìn)展，《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》全文發(fā)表了這一成果。

“生活中，絕大部分誤食中毒致死案例是由鵝膏屬真菌引發(fā)的，其毒素為鵝膏環(huán)肽，但鵝膏環(huán)肽毒素并非鵝膏屬真菌獨(dú)有?！闭撐牡谝蛔髡吆凸餐ㄓ嵶髡摺⒗ッ髦参镅芯克毖芯繂T羅宏介紹，在與鵝膏屬真菌親緣關(guān)系很遠(yuǎn)的環(huán)柄菇屬和盔孢傘屬蘑菇中，也能產(chǎn)生這類(lèi)毒素。

羅宏等人研究發(fā)現(xiàn)了與鵝膏環(huán)肽毒素合成相關(guān)的兩個(gè)新的關(guān)鍵基因，二者為不同的加氧酶，負(fù)責(zé)在鵝膏環(huán)肽毒素的關(guān)鍵位點(diǎn)引入氧原子。若缺少這些氧原子，毒素的活性將下降1000倍以上。這一發(fā)現(xiàn)將已知毒素合成基因從原來(lái)的2個(gè)增加到了4個(gè)，讓人們對(duì)鵝膏環(huán)肽毒素生源合成途徑有了更深的認(rèn)識(shí)。

研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)建立目前全球唯一的劇毒鵝膏基因組平臺(tái)，構(gòu)建了鵝膏屬、盔孢傘屬和環(huán)柄菇屬中13個(gè)劇毒物種的基因組數(shù)據(jù)庫(kù)，完整解析了鵝膏環(huán)肽毒素生源合成途徑在蘑菇目中的整體架構(gòu)。他們發(fā)現(xiàn)在這3個(gè)屬中，產(chǎn)生鵝膏環(huán)肽毒素的遺傳學(xué)基礎(chǔ)是一致的，均由相似的基因控制。

但令人吃驚的是，在進(jìn)化長(zhǎng)河中，三屬蘑菇毒素合成的能力卻大相徑庭。在木腐生的盔孢傘屬真菌中，僅有1個(gè)毒素前體基因；在土壤腐生的環(huán)柄菇屬真菌中，有約10種毒素前體基因；而在菌根共生的鵝膏屬真菌中，MSDIN前體基因家族顯著擴(kuò)張，甚至還產(chǎn)生了新的毒素修飾基因，可將環(huán)肽數(shù)目擴(kuò)大數(shù)十倍，因此鵝膏屬真菌實(shí)際產(chǎn)毒能力是盔孢傘屬真菌和環(huán)柄菇屬真菌的成千上萬(wàn)倍。

“可能受到不同生理和生態(tài)壓力的影響，三者各自朝不同的方向進(jìn)化，最終形成了迥異的命運(yùn)?！绷_宏說(shuō)，鵝膏屬真菌是其中的佼佼者，其鵝膏環(huán)肽毒素生源合成途徑產(chǎn)生了眾多創(chuàng)新，產(chǎn)毒能力巨幅提升，成為了當(dāng)之無(wú)愧的“最毒蘑菇”。

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