“最毒蘑菇”的毒素這樣煉成
來源：科技日報 發(fā)布時間：2022-05-30 11:08:56
科技日報訊 （記者趙漢斌）誤食毒蘑菇致人死亡的事件時有發(fā)生，但同時毒蘑菇也是重要藥物和功能分子的來源。中國科學(xué)院昆明植物研究所的科研人員近期在破解鵝膏環(huán)肽毒素合成機制研究中取得重要進展，《美國國家科學(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有。”論文第一作者和共同通訊作者、昆明植物研究所副研究員羅宏介紹，在與鵝膏屬真菌親緣關(guān)系很遠的環(huán)柄菇屬和盔孢傘屬蘑菇中，也能產(chǎn)生這類毒素。
羅宏等人研究發(fā)現(xiàn)了與鵝膏環(huán)肽毒素合成相關(guān)的兩個新的關(guān)鍵基因，二者為不同的加氧酶，負責(zé)在鵝膏環(huán)肽毒素的關(guān)鍵位點引入氧原子。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的2個增加到了4個，讓人們對鵝膏環(huán)肽毒素生源合成途徑有了更深的認識。
研究團隊通過建立目前全球唯一的劇毒鵝膏基因組平臺，構(gòu)建了鵝膏屬、盔孢傘屬和環(huán)柄菇屬中13個劇毒物種的基因組數(shù)據(jù)庫，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，在進化長河中，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)目擴大數(shù)十倍，因此鵝膏屬真菌實際產(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化，最終形成了迥異的命運。”羅宏說，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)之無愧的“最毒蘑菇”。
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