Ancient defensive terpene biosynthetic gene clusters in the soft corals.
Ancient defensive terpene biosynthetic gene clusters in the soft corals.
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DOI：
10.1038/s41589-022-01027-1
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发表时间：
2022-06
影响因子：
14.8
通讯作者：
Schmidt, Eric W.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Scesa, Paul D.;Lin, Zhenjian;Schmidt, Eric W.
二萜是软珊瑚在没有坚硬外骨骼的情况下生存的主要防御性小分子，直到现在，它们的生物合成来源仍然是棘手的。此外，这些分子的生物医学应用因供应不足而受到阻碍。在这里，我们鉴定和表征了珊瑚编码的萜烯环化酶基因，这些基因产生刺五红蛋白和樟脑烯的单胞烷前体，这是在八珊瑚中发现的大约2500种萜烯的代表性前体。在所有已测序的八爪珊瑚中都发现了相关基因，并形成了自己的分支，这表明在硬珊瑚和软珊瑚之间分裂的同时，可能有一个古老的起源。刺绿血酶生物合成基因共定位在单个染色体区域。这表明，像植物和微生物一样，动物也有防御性的生物合成基因簇，支持重组模型来解释为什么特异性或防御性代谢物在基因组中相邻编码。
Diterpenes are the major defensive small molecules enabling soft corals to survive without a tough exterior skeleton, and until now their biosynthetic origin has remained intractable. Furthermore, biomedical application of these molecules has been hampered by lack of supply. Here, we identify and characterize coral-encoded terpene cyclase genes that produce the eunicellane precursor of eleutherobin and cembrene, representative precursors for the >2,500 terpenes found in octocorals. Related genes are found in all sequenced octocorals and form their own clade, indicating a potential ancient origin concomitant with the split between the hard and soft corals. Eleutherobin biosynthetic genes are colocalized in a single chromosomal region. This demonstrates that, like plants and microbes, animals also harbor defensive biosynthetic gene clusters, supporting a recombinational model to explain why specialized or defensive metabolites are adjacently encoded in the genome.
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Roelofs D