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“最毒蘑菇”的毒素这样炼成

来源:科技日报2022-05-18 09:51

  误食毒蘑菇致人死亡的事件时有发生,但同时毒蘑菇也是重要药物和功能分子的来源。中国科学院昆明植物研究所的科研人员近期在破解鹅膏环肽毒素合成机制研究中取得重要进展,《美国国家科学院院刊》全文发表了这一成果。

  “生活中,绝大部分误食中毒致死案例是由鹅膏属真菌引发的,其毒素为鹅膏环肽,但鹅膏环肽毒素并非鹅膏属真菌独有。”论文第一作者和共同通讯作者、昆明植物研究所副研究员罗宏介绍,在与鹅膏属真菌亲缘关系很远的环柄菇属和盔孢伞属蘑菇中,也能产生这类毒素。

  罗宏等人研究发现了与鹅膏环肽毒素合成相关的两个新的关键基因,二者为不同的加氧酶,负责在鹅膏环肽毒素的关键位点引入氧原子。若缺少这些氧原子,毒素的活性将下降1000倍以上。这一发现将已知毒素合成基因从原来的2个增加到了4个,让人们对鹅膏环肽毒素生源合成途径有了更深的认识。

  研究团队通过建立目前全球唯一的剧毒鹅膏基因组平台,构建了鹅膏属、盔孢伞属和环柄菇属中13个剧毒物种的基因组数据库,完整解析了鹅膏环肽毒素生源合成途径在蘑菇目中的整体架构。他们发现在这3个属中,产生鹅膏环肽毒素的遗传学基础是一致的,均由相似的基因控制。

  但令人吃惊的是,在进化长河中,三属蘑菇毒素合成的能力却大相径庭。在木腐生的盔孢伞属真菌中,仅有1个毒素前体基因;在土壤腐生的环柄菇属真菌中,有约10种毒素前体基因;而在菌根共生的鹅膏属真菌中,MSDIN前体基因家族显著扩张,甚至还产生了新的毒素修饰基因,可将环肽数目扩大数十倍,因此鹅膏属真菌实际产毒能力是盔孢伞属真菌和环柄菇属真菌的成千上万倍。

  “可能受到不同生理和生态压力的影响,三者各自朝不同的方向进化,最终形成了迥异的命运。”罗宏说,鹅膏属真菌是其中的佼佼者,其鹅膏环肽毒素生源合成途径产生了众多创新,产毒能力巨幅提升,成为了当之无愧的“最毒蘑菇”。赵汉斌

[ 责编:张梦凡 ]
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