世界上最毒蘑菇是如何炼成的?科研人员揭示鹅膏环肽毒素合成机制
图为鹅膏、盔孢伞、环柄菇中环肽毒素合成基因分布及代谢途径进化示意图。 中科院昆明植物研究所供图
中新网昆明5月10日电 (记者 胡远航)世界上最毒蘑菇——鹅膏是如何炼成的?近日,中国科学院昆明植物研究所研究人员在鹅膏环肽毒素合成机制研究中取得重要进展,不仅发现了两个鹅膏环肽合成新的关键基因,还首次证实鹅膏、盔孢伞、环柄菇之所以都能产生鹅膏环肽毒素,其根源是基因水平转移。鹅膏是其中的佼佼者,其鹅膏环肽生源合成途径产生了众多创新,产毒能力提升了千万倍。
有毒蘑菇对人类健康常常造成威胁,但同时也是重要药物和功能分子的来源。危害最大的有毒蘑菇当属鹅膏属的某些真菌,绝大部分的致死中毒案例由这一类蘑菇所致。剧毒鹅膏中的毒素为鹅膏环肽,但鹅膏环肽并非仅鹅膏属真菌独有,在亲缘关系很远的环柄菇属和盔孢伞属中,也有能产生这类毒素的真菌。
中国科学院昆明植物研究所科研人员在研究中发现了两个鹅膏环肽合成新的关键基因(P450-29和FMO1),二者为不同的加氧酶,负责在鹅膏环肽毒素的关键位点(异亮氨酸C-5和脯氨酸C-4等)引入氧原子。若缺少这些氧原子,将导致毒素的活性下降1000倍以上。该结果将已知毒素合成基因从原来的2个增加到了4个,对鹅膏环肽生源合成途径有了更为深入的认识。
此外,科研人员还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生源合成途径在蘑菇目中的整体架构,发现在蘑菇目三个不同属中鹅膏环肽的主要合成基因是相同或相似的,因此鹅膏环肽生源合成途径是同宗同源的。系统发育和遗传学研究证据则表明,鹅膏、盔孢伞、环柄菇之所以都能产生鹅膏环肽毒素,其根源是基因水平转移。更深入的进化分析还表明,基因水平转移发生的年代久远且并非直接发生在这几类蘑菇之间,而是由未知古老真菌物种作为供体分别传递给了这些蘑菇。
这一研究首次证实,在蘑菇目中,虽然鹅膏、盔孢伞、环柄菇间的亲缘关系较远,但其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,上述三大类蘑菇中的毒素合成能力却发生了翻天覆地的变化。在木腐生的盔孢伞属真菌中,仅有1个毒素前体基因且该基因编码α-鹅膏毒肽;在土壤腐生的环柄菇属真菌中,存在MSDIN前体基因家族的轻微扩张,有约10种毒素前体基因;在菌根共生的鹅膏属真菌中,MSDIN前体基因家族存在显著扩张,甚至还产生了新的毒素修饰基因,可将环肽数目再扩大数十倍,因此鹅膏的实际产毒能力是盔孢伞和环柄菇的成千上万倍。
简而言之,虽然鹅膏、盔孢伞、环柄菇都继承了由供体转移来的毒素基因,但可能受到不同生理和生态压力的影响,分道扬镳,各自朝不同的方向进化,最终形成了三种迥异的命运。鹅膏是其中的佼佼者,其鹅膏环肽生源合成途径产生了众多创新,产毒能力提升了千倍万倍,炼成了当之无愧的蘑菇毒王。
相关研究成果于近日以Genes and evolutionary fates of the amanitin biosynthesis pathway in poisonous mushrooms为题在国际著名期刊Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America(PNAS)的遗传学板块全文发表。(完)
相关推荐
中新健康周报|医疗领域全国共立案5.2万人;海尔生物并购上海莱士
中新健康 | 首儿所通州院区主体结构封顶 预计2027年投入使用
中新健康|北大医疗今年前三季度收入约39.3亿元 预计年内实现盈亏平衡
医保统筹支付、个人自付、个人自费分不清?看完你就明白了!
东北铁栏杆是甜的?打出溜滑也能受重伤?这些操作轻易别尝试
专访哈佛大学刘军:AI医疗是人类医生的助手而非对手
在冬季如何防滑?不慎跌倒,如何正确处理?
好医生集团董事长耿福能:守正创新,促进中医药产业高质量发展
为什么有些食物让我们心情愉悦
“碎片化睡眠法”危害大不宜效仿
木薯糖水爆火,有人为啥喝“中毒”了
厚底雪地靴易摔伤或致筋膜炎 提醒:80%的人鞋都选错了
- 最近发表
-
- 随机阅读
-
- 广东加强野生植物保护管理 加快建设迁地保护体系
- 图览 | 靴子半岛上的这个国家,与中国有跨越千年的情谊
- 新疆青少年“相遇”飞虎队:以史为鉴 赓续情谊
- 美国向中东增派航母战斗群
- 现代邕剧《梁小霞》首演 致敬抗疫英雄
- 菜鸟亮相COP28,向世界分享数智物流减碳创新经验
- 受降雨影响,重庆火车站今日停运13趟列车
- 这些珍贵的《诗经》文献,具有哪些学术价值?
- 青海果洛州玛多县发生3.7级地震 震源深度10千米
- 电影《赤脚医生万泉和》剧本研讨会举办
- 2024中国国际水果展助广西与东盟名优水果走向全球
- 台风“苏拉”或登陆粤东 广东多地预警信号生效
- 中国摄影师首次在西班牙顶级自然类大赛中斩获冠军
- 家长扎堆“学艺” 青年夜校点亮生活
- 打破时空界限 让更多文化产品在“云”上走出去
- 依托央地合作优势 海南东方大剧院打造自由贸易港文化新地标
- “绿色之行”再启程 中外媒体共睹北京城市副中心亮丽底色
- (新春走基层)跟访哈尔滨旅游“夜班岗”:宁愿挨冻也不舍冰雪消融
- 江西德安:万名义门陈后裔返乡祭祖 千年家风文化生生不息
- 活动板房1000间 取暖炉300台 青海调拨救灾物资支援西藏
- 热门推荐
-
- 湖南娄底:钢铁产业“链”出新“汽”象
- 泰国面向亚太短途市场举办旅游推介会 助力旅游业复苏
- 联合国粮农组织为中国4项全球重要农业文化遗产授牌
- 台风“潭美”将为华南沿海及南部海域带来强风雨
- 古丝绸之路5000多枚钱币集中展出:见证“丝路”繁华过往
- 做好民生一件事 | 跨界创新“+养老” 守护幸福“夕阳红”
- 【世界看进博】外企人士:来进博,敲开“新机遇”的大门!
- 前10月中国办理生态环境损害赔偿案5700余件 涉赔近12亿元
- 身心一体,治愈慢性疼痛
- 以《一路幸福》公交,记录首都百年变迁
- (乡村行·看振兴)重庆“头雁”归乡筑梦 深耕乡村“甜蜜”事业
- 陕西四川盆地等地将有强降水 内蒙古等地将有强对流天气
- 杭州“警察叔叔”APP用户破千万 推车驾管业务“云办理”
- 中国—东盟产业合作区起步成势 加快构建现代化产业体系
- 科学家故事众创空间试点启动暨2023新时代科学少年主场活动举行
- 日本民众集会抗议核污染水排海:“不能让核污染水污染大海”
- 网购小猫竟用塑料筐寄来 网友质疑违规寄递活体动物
- 往返中法的“老航班”:我在中国感到更有活力
- 美无底线对华科技打压,或拉拢韩国入“芯片阵营”
- 国家外汇局:截至9月末我国外汇储备规模为31151亿美元