微生物天然产物是药物和生物农药的重要源泉。基因组测序表明微生物基因组上含有大量隐性基因簇（cryptic biosynthetic gene cluster），其产物有望成为活性物质的重要来源。但是许多富含基因簇的细菌为生长较慢、遗传操作困难的非模式菌，遗传操作工具的缺乏阻碍了隐性基因簇的发掘。因此将隐性基因簇转移到简单底盘中进行异源表达就不失为一种可行方法，而且异源表达策略近年来越来越受到科学家的重视。

天然产物生物合成途径的异源表达在微生物技术、药物发现和优化等研究中起到了越来越重要的作用。它不仅能够实现在更适宜的异源宿主中规模生产有价值的生物分子，而且通过基因工程手段对生物合成途径的改造后，实现复杂活性天然产物的衍生化。这对于天然产物的走向后期的临床实验起到至关重要的作用。异源表达可以实现来源于难培养的原始生产菌/宏基因组（metagenomics）中隐性基因簇的功能表达，促进后基因组时代微生物天然产物的基因组挖掘。

近日，山东大学的卞小莹教授、张友明教授团队与德国亥姆霍兹药感染研究中心的Rolf Müller教授团队合作对细菌天然产物生物合成途径的异源表达方面的相关研究成果进行了总结，并对该领域的前景进行了展望。

首先，作者简单介绍了天然产物生物合成途径中的聚酮合酶途径、非核糖体多肽合成酶途径和核糖体肽途径。该综述讨论了在基因簇异源表达领域近年来技术上的进步，总结了大型基因簇的高效快速克隆和修饰的策略和方法，以及影响成功异源表达的关键因素，如启动子、调控因子、基因簇拷贝数和插入位点等，尤其是基因簇中多个基因协同表达对产量的影响。总结了近年来新报道的用于微生物天然产物异源表达的底盘菌。然后详细总结和阐述了异源表达在重要天然产物产量提高、生物合成基因簇鉴定以及新颖化合物的发现，尤其是从难培养细菌资源或宏基因组中挖掘新颖天然产物方面的重要作用。最终，作者对该领域的前景做了展望，基因簇异源表达与合成生物学等结合，能够深度的理解天然产物的生物合成机理，发型新颖的天然产物用于药物筛选，在不远的将来能够利用异源表达结合理性设计生物合成途径产生自然界不存在的新颖化合物。

该综述文章近期发表在Natural Product Reports上，文章的第一作者为霍刘杰教授，通讯作者为卞小莹教授、张友明教授和Rolf Müller教授。

该论文作者为：Liujie Huo, Joachim J. Hug, Chengzhang Fu, Xiaoying Bian*, Youming Zhang*, Rolf Müller*