深海微生物遗传资源：生物资源勘探的新前沿

近日，我所海洋生物遗传资源重点实验室董西洋研究员课题组受邀在Cell旗下期刊《Trends in Microbiology》（中科院一区TOP，IF=15.9）发表题为“Deep-sea microbial genetic resources: new frontiers for bioprospecting”的评论性论文。文章突显了深海微生物的广泛多样性，以及它们在生物基因资源勘探中尚未充分开发的巨大潜力。

深海是地球最大生态系统，蕴藏着丰富的微生物。为适应其极端条件（高静水压、低温/高温、黑暗），深海微生物演变出独特的生理特征和代谢过程。相较陆地和表层海水微生物，深海微生物更有可能合成结构独特的酶和次级代谢产物。综合最新研究成果，本文强调了深海微生物在基因资源勘探中尚未充分挖掘的潜力，包括新物种的发现、天然产物合成基因簇和酶的多样性。通过基因组挖掘结合异源表达验证，目前已成功地从未培养的深海微生物中获得了新型的次级代谢产物和酶（图1）。例如，Ca. Eudoremicrobium taraoceanii中发现的具有蛋白酶抑制活性的独特双磷酸化化合物，以及Asgard古菌中的Argonaute蛋白表现出RNA引导的RNA切割和在人类细胞中进行RNA沉默的能力。

此外，该论文还探讨了气候变化和深海采矿对这一基因资源宝库的潜在威胁，强调了制定有效的保护策略需要更深入地了解深海微生物的多样性和功能。最后，对未来研究提出展望，包括安装原位微生物培养装置、训练人工智能模型和大规模采样测序等关键举措，以更深入了解这一生态系统及其对气候变化和人类活动的响应。

我所海洋生物遗传资源重点实验室章楚雯博士后为论文的第一作者，董西洋研究员为通讯作者，参与者还包括彭用一、刘心悦、王洁妮同学。该研究得到海洋三所基本科研业务费、福建省自然科学基金及国家自然基金等科研项目的资助。

原文链接：Zhang, C.; Peng, Y.; Liu, X.; Wang, J.; Dong, X., Deep-sea microbial genetic resources: new frontiers for bioprospecting. Trends in Microbiology. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tim.2024.01.002

图1 深海微生物：未被开发的天然产物和酶宝库

(a)基因组挖掘结合异源表达探索新基因；(b)未培养深海微生物中鉴定出的新型天然产物和酶。