微生物学：全球の海洋マイクロバイオームの生合成能
Nature 607, 7917 doi: 10.1038/s41586-022-04862-3
自然界の微生物群集は系統発生学的および代謝的に多様である。この多様性は、十分に調べられていない生物群に加えて、生態学的および生物工学的に意義のある酵素や生化学化合物が発見される豊富な機会を含んでいる。しかし、この多様性を研究して、そうした化合物を合成するゲノム経路を特定したり、それらをそれぞれの宿主に割り付けたりすることはいまだに困難である。外洋における微生物の生合成能は、ゲノムが機能的に解明された（genome-resolved）データの全球規模での解析に限界があるため、まだほとんど知られていない。今回我々は、培養細胞および単一細胞に由来する約1万の微生物ゲノムを、1000以上の海水試料に由来する2万5000以上の新たに再構築された概要ゲノムと統合することにより、海洋における生合成遺伝子クラスターの多様性と新規性を調べた。これらの取り組みにより、その大半が新規の、生合成遺伝子クラスターと推定されるものが約4万明らかになり、そのいくつかはこれまでは想定されていなかった系統発生群で見いだされた。これらの微生物群のうち、生合成遺伝子クラスターを豊富に含むものとして特定された系統（「Candidatus Eudoremicrobiaceae」）は、未培養の細菌門に属し、この環境において最も多様な微生物のいくつかを含んでいた。我々はこれらに基づいて、「phospeptin」経路と「pythonamide」経路の特徴を示し、それぞれの経路について独特な生物活性化合物の構造と酵素学的性質の例を明らかにした。まとめると今回の結果は、マイクロバイオミクスを用いる戦略が、十分調べられていない微生物群や環境における未報告の酵素や天然物の調査をいかに可能にし得るかを実証している。
