众所周知，内生真菌与多种药用植物相互作用，可以产生次生代谢物（SMs, secondary metabolites）。这些次生代谢物在生物医学领域的各种应用方面具有巨大的潜力。内生真菌的生物合成基因簇（BGCs, biosynthetic gene clusters）负责编码参与次生代谢物生物合成的几种酶和转录因子。然而，在基因水平上研究真菌代谢面临某些挑战，包括合成适量的次生代谢物，以及内生真菌在人工培养基中无法产生次生代谢物。因此，有必要深入研究真菌基因组学和转录组学，以探索内生真菌在产生次生代谢物方面的潜力。使用化合物调节染色质结构可以激活生物合成基因簇的沉默。DNA甲基转移酶和组蛋白去乙酰酶可以改变表观遗传修饰，以诱导负责产生次生代谢物的隐蔽基因表达。基于CRISPR-Cas9的基因组编辑也是调节基因表达来获得所需代谢物的有效工具。本综述主要关注表观遗传诱导子的重要性及其促进内生真菌次生代谢物产生的能力。

本综述首先探讨了真菌生物合成基因簇的挖掘。目前各种组学研究方法的进步彻底改变并加快了生物合成基因簇的发现。它们的表达通常受环境因素的调节，并取决于真菌的生长期。对于任何真菌菌株，生物合成基因簇的数量明显多于次生代谢物种类。造成这种差异的主要原因是大多数生物合成基因簇在一般的实验室条件下是不表达或表达较低的。因此，为了改善内生真菌的次生代谢物产生，有必要开发可触发沉默或“隐蔽”生物合成途径的方法。综述对生物合成基因簇的鉴定和功能验证技术、真菌次生代谢和染色质修饰的探测方法、沉默基因簇的表观遗传重塑、表观遗传机制的化学调节和引发表观遗传修饰的方法进行了总结讨论。提出了一些小分子表观修饰剂可以参与转录调节机制，从而调控生物合成途径以改善提高稀有或新型化合物的生产。该方法价格低廉，且简便有效，可用于实验室条件以及生物技术行业。基于CRISPR-Cas的真菌菌株基因组编辑可能是增强次生代谢物生产的有效方法。然而，很少有真菌菌株经过基于CRISPR的转录组修饰，因此需要在该领域进行广泛的研究。

图1 研究染色质修饰的多种方法

Techniques such as HPLC (High-Performance Liquid Chromatography), GC-MS (Gas Chromatography-Mass Spectrometry), and NMR (Nuclear Magnetic Resonance) spectroscopy are employed to gather information regarding alterations in metabolite profiling. These techniques contribute valuable insights into the characterisation and analysis of chromatin modifications.

图2 可用于表观遗传改造的化学分子

Chemical structure of epigenetic modifiers, such as 5-azacytidine (1), 5-aza-2’-deoxycytidine (2), suberohydroxamic acid (SBHA) (3), Sodium butyrate (4), Suberoylanilide hydroxamic acid (SAHA) (5), Trichostatin A (6), and Valproic acid (7) that are being used for the enhancement of secondary metabolite production. The chemical structure of metabolites obtained through epigenetic modifications, such as Cytosporone E (8), Dendrodolide E (9), Dendrodolide G (10), Dendrodolide I (11), Fumiquinazoline C (12), Vermistatin (13), Alternariol (14), Resveratrol (15), Eupenicinicol C (16), (Z)-9-octadecenoic acid (17), Dihydrovermistatin (18), 12-methyl-tetradecanoic acid (19), Cytosporone B (20), Isosulochrin (21), and Eupenicinicol D (22).

图3 提升内生真菌次生代谢产物的策略

One approach involves the use of chemical elicitors to boost the production of secondary metabolites. Another approach utilises the CRISPR-Cas9 mediated genome editing technique, which enables targeted modifications to the fungal strain’s genome, ultimately leading to enhanced metabolite production.

内生真菌是药用次生代谢物的重要来源。研究基因表达的表观遗传调控具有重要意义，为新型次生代谢物的生产开辟了新的视野。虽然已有一些进展，但仍然需要全面的研究来有效地了解真菌次生代谢物合成以及调控所涉及的通路、基因或因素。