次级代谢产物是微生物生态适应与种间互作的关键媒介分子，然而当前对古菌的相关研究仍较为滞后。古菌作为分布广泛且具有重要生态功能的类群，研究其次级代谢产物介导的种间通讯，对揭示生命起源及极端环境适应机制具有重要科学价值。香港大学化学系李泳新团队系统解析了古菌的化学语言，揭示了其次级代谢产物的结构新颖性及其在极端环境中的独特生理生态功能，为阐明古菌域的代谢适应机制提供了关键线索。 古菌代谢的特殊性 古菌能在盐湖、深海热泉等极端环境中存活，其细胞膜结构和代谢途径与细菌、真核生物存在较大差异。基因组分析显示，古菌含有大量未被开发的次级代谢产物生物合成基因簇（BGC），核糖体翻译后修饰肽（RiPPs）尤为突出。
图 1：a, 古菌次级代谢产物BGC的新颖性，多样性和分布特征；b, 古菌RiPP BGCs的类型和分布。 极端环境生存者的智慧 在古菌RiPPs中，Ⅱ 型羊毛硫肽仅存在于嗜盐古菌中（生长环境2.5-5M NaCl），展示出分布特异性。与细菌同类分子相比，其前体肽LanA和关键合成酶LanM具有独特的氨基酸偏好性，可能源于高盐环境下的 "盐包蛋白" 策略和蛋白质结构适应性进化。 图2：古菌 Ⅱ 型羊毛硫肽的前体肽（a）和合成酶（b）的氨基酸偏好性；古菌前体肽的序列相似性分析（c）和其前体肽与合成酶的共进化分析（d）。 新型研究策略的应用和非经典化合物的发现 研究团队创新性地利用嗜盐古菌表达体系，结合生物合成逻辑介导的代谢组学分析，成功解析 24 个古菌羊毛硫肽。其中一类具有双氨基双羧酸末端的特殊结构，这种 "分子臂" 结构可能源于其独特的成熟机制和酶催化过程。 图 3：嗜盐古菌异源表达技术流程（a）；非经典羊毛硫肽Larlan A2的化学结构和体内基因簇重构结果（b-c）；非经典羊毛硫肽Archalan β3的化学结构和推测的生物合成途径（d-e）。 化学武器的双重使命 研究发现，古菌羊毛硫肽具有双重生物学功能：既能抑制其他古菌生长，又可通过调控宿主细胞形态及运动基因表达增强运动能力。这种 "攻防兼备" 的特性为古菌的生态适应策略提供了新视角，揭示了其通过代谢产物实现生存竞争的创新机制。 图 4：古菌羊毛硫肽类化合物的体外抗菌活性和体内涌动性调节功能测试（a-b）；重组菌株的细胞圆度频率分布（c）；与含空载体的菌株相比，重组菌株差异表达基因火山图（d）；维恩图描绘了在两种菌株中检测到的重叠差异表达基因（e）；古菌羊毛硫肽的双重生态功能（f）。 总结 该研究首次在古菌中表达次级代谢产物，揭示了古菌羊毛硫肽独特的化学景观和生态功能，有望为古菌化学生物学与化学生态学领域开辟新研究路径，激发学界探索热情。 论文信息 Decoding the Chemical Language of Ribosomally Synthesized and Post-Translationally Modified Peptides from the Untapped Archaea Domain Zhi-Man Song, Cunlei Cai, Ying Gao, Xiaoqian Lin, Qian Yang, Dengwei Zhang, Gengfan Wu, Haoyu Liang, Qianlin Zhuo, Junliang Zhang, Peiyan Cai, Haibo Jiang, Wenhua Liu, Yong-Xin Li Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202501074
