黏细菌是一种原核生物，具有丰富的生物活性，且化学拓扑结构复杂，它对开发有效的生物勘探技术至关重要。作者构建了MyxoDB数据库，能对已知黏细菌天然产物的结构多样性和分类分布进行概述。此外，还证明了基于核磁共振（NMR）的代谢组学可以有效区分黏细菌生物合成的优先级。MyxoDB数据库可以大大简化多种已知化合物的重复信息，进而加快新化合物的发现。AG代理基因提供本研究中细菌完成图的测序及分析工作。

英文标题：Constructing a Myxobacterial Natural Product Database ti Facilitate NMR-Based Metabolomics Bioprospecting of Myxobacteria

中文标题：构建黏细菌天然产物数据库促进黏细菌基于NMR的代谢组学生物勘探

发表时间&期刊：2023.3 & Analytical Chemistry（IF：8.008）

作者单位：山东大学微生物技术国家重点实验室吴长生教授和李越中教授为论文共同通讯作者

1. 根据最新分类学方法，黏球菌门包含3纲4目9科30属，作者统计了每个属中发现的化合物数量和生物合成分类信息，并利用NP分类器自动识别MyxoDB中所有黏菌NPs的结构分类，这为黏细菌的次级代谢模式研究提供了更深入的见解（图1）。

图1不同属黏细菌天然产物的分布

2. 通过整合基于核磁共振的代谢分析和基因组挖掘，可以简化去复制过程。例如菌株SDU291的antiSMASH分析确定了一个独特的BGC，指定已知化合物苯那酰胺；其粗提物的NMR谱图显示了苯环、共轭多烯、甲基烯烃等与苯那酰胺有关的特征质子信号。

图2 代表性已知化合物在粗提物水平上去重复

3. 分析了147株黏细菌的NMR数据，PCA结果表明，具有相似代谢图谱的菌株会聚集在一起，而产生不同小分子的菌株则比较分散。NMR与化学信息相结合分析会优先考虑具有不同化学成分的菌株，从而避免识别混合物中的每种化合物，有效提高识别效率（图3）。

图3 147个黏细菌粗提物NMR谱的PCA分析

4. 以20%间隔用甲醇在水中逐步洗脱菌株SDU284 的粗提物，对馏分进NMR分析，简化NMR图谱的复杂度（图4A）。在100%甲醇洗脱液中发现了一组δH 5.10 ~ 5.30的烯烃信号，而这些信号在粗提物的 NMR谱中不可见，之后作为跟踪信号用于核磁共振引导分离纯化化合物（图4B）。

图4粗提物简化过程及NMR图谱

5. 从结构上看，珊瑚甾醇是一种重排甾醇，以A/B/C/D环的角度模式偏离典型的类固醇核，因此代表了一种罕见的化学骨架，丰富了黏细菌甾醇类NPs的化学多样性（图5）。

图5珊瑚甾醇的结构及生物合成途径

6. 对菌株C. exercitus SDU142粗提取物进行二维核磁共振代谢分析，鉴定出结构片段1和2，结合LC-MS表明SDU142产生了新的吡咯烷酮类物质（图5）。

图5 SDU142粗提物的二维核磁共振代谢分析

7. 对菌株C. exercitus SDU142和Pyxidicoccus sp. MCy9557的同源pyx基因簇进行比较，证实了NRPS/PKS中心基因pyx A−F和β-分支甲基结合的pyx I−O在排列和功能域组织上的高度一致性（图7）。

图7  两株菌的pyx基因簇比对

8. 基于HRESIMS和二维核磁共振将分离到的新化合物6与吡咯烷酮进行结构比较，与吡咯烷酮 B不同的是，其在碳-9上有二甲基，碳-12上有羰基，碳-8和碳-15上有环氧基（图8）。

图8 新化合物6与吡咯烷酮的结构比较

作者成功构建了我国首个公开的黏细菌NPs数据库MyxoDB，进一步扩展了黏细菌NPs的多样性，也反映了基于核磁共振-代谢组学的广泛适用性。该研究有助于黏细菌向可持续生产生物活性NPs系统的发展，并激发针对这种未被开发资源的定制筛选程序。

参考文献：

De-Gao Wang. et al. Constructing a Myxobacterial Natural Product Database to Facilitate NMR-Based Metabolomics Bioprospecting of Myxobacteria. Analytical Chemistry . 2023