Organizing Fungal Strains into a Library of Natural Products and Their Biosynthetic Gene Clusters

将真菌菌株组织成天然产物及其生物合成基因簇的文库

基本信息

  • 批准号:
    10483096
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 25.61万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2022-05-15 至 2023-11-14
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The natural world has provided humanity with a plethora of molecules enabling major advances in modern medicine and agriculture. Fungi are one of most prolific providers of such chemicals, yet represent perhaps the most understudied source of natural products. With often >50 natural product biosynthetic gene clusters (BGCs) per strain, and only ~3% of fungal natural products known, fungi contain a wealth of new molecules ready to exploit in research. In this SBIR proposal, Enkay Omics, Inc. will refine its scalable platform (FungalMGx) to discover novel fungal natural products through a fruitful union of bioinformatics, genomics and metabolomics. We are differentiated from the handful of other startups by virtue of a “grow and go” philosophy, wherein we do not require upfront molecular or synthetic biology approaches yet can uncover hundreds of new natural scaffolds and the BGCs that produce them. This competitive advantage will be extended, protected, and used to partner with other companies to accelerate the exploitation of new natural products in the private sector. At the core of FungalMGx is the “metabologenomics” platform, previously applied to collections of >1000 strains of Actinomycete bacteria. The MGx platform involves prediction of BGCs from genome sequence data, clustering into gene cluster families (GCFs), collection of large-scale metabolomics data, and statistical correlation of gene cluster families to metabolites. However, FungalMGx is more than just applying the metabologenomics platform to fungi – through the use of our customized fungi-specific informatics tools, we will improve the precision of bioinformatic tools for BGC and GCF annotation and improve our compound discovery platform that will be portable to any strain collection of future clients and partners. This will position EnKay Omics as a leading service provider to regularize fungi into an organized chemical library for “smart” integration with bioassays conducted by future partners seeking potent “agriphores” for antifungals, insecticides, and herbicides. In this SBIR, we will de-risk the use of combined metabolomics and genomics in fungi, as this is distinct from implementation in bacteria and not been accomplished to date. Specifically, we will establish a library of fungal biosynthetic potential through the analysis of 4,000 publicly- available sequenced fungal genomes (Aim 1). Further, we use the organized set of ~150,000 gene clusters to correlate and score the metabolites detected in extracts of 140 sequenced fungal strains. In Aim 2, we develop a client-facing interface called Prospect, enabling lead prioritization and data visualization for diverse genomic and metabolomics datasets. The goal of FUNGALMGX is to establish correlative NP discovery in fungi as a viable service and position us as efficient providers of prioritized metabolites to private sector partners such as Varigen Biosciences, Clue Genetics, and “Big Ag” (e.g., Corteva Agriscience). Once refined, our unique platform and market positioning will differentiate us from other genome mining startups, and secure partnerships in the agrochemical and pharmaceutical sectors.
自然界为人类提供了大量的分子,推动了重大进步 在现代医学和农业中,真菌是此类化学品最多产的提供者之一, 但可能代表了最未被充分研究的天然产品来源,通常含有超过 50 种天然成分。 每个菌株的生物合成基因簇 (BGC),仅占真菌天然产物的约 3% 众所周知,真菌含有大量可用于研究的新分子。 Enkay Omics, Inc. 将完善其可扩展平台 (FungalMGx),以发现新型天然真菌 我们通过生物信息学、基因组学和代谢组学的卓有成效的结合来提供产品。 凭借“成长并前进”的理念,与少数其他初创公司区分开来, 我们不需要预先的分子或合成生物学方法,但可以发现数百个 新的天然支架和生产它们的 BGC 的竞争优势将是。 扩展、保护并用于与其他公司合作以加速开发 私营部门的新天然产品。 FungalMGx 的核心是“代谢基因组学”平台,之前应用于 MGx 平台收集了超过 1000 种放线菌菌株。 来自基因组序列数据的 BGC,聚类为基因簇家族 (GCF),收集 大规模代谢组学数据,以及基因簇家族与代谢物的统计相关性。 然而,FungalMGx 不仅仅是将代谢基因组学平台应用于真菌 – 通过使用我们定制的真菌专用信息学工具,我们将提高精确度 用于 BGC 和 GCF 注释的生物信息工具,并改进我们的化合物发现平台 这将可移植到未来客户和合作伙伴的任何菌株收集中,这将为 EnKay 定位。 Omics 作为领先的服务提供商,将真菌规范化为有组织的化学库,用于 与未来合作伙伴进行的生物测定“智能”集成,寻求有效的“agriphores” 抗真菌剂、杀虫剂和除草剂。 在此 SBIR 中,我们将降低在真菌中使用组合代谢组学和基因组学的风险,因为 这与细菌不同,并且迄今为止尚未实现。 我们将通过分析 4,000 个公开的真菌生物合成潜力库,建立一个真菌生物合成潜力库。 此外,我们使用约 150,000 个有组织的基因组。 基因簇对 140 种已测序真菌提取物中检测到的代谢物进行关联和评分 在目标 2 中,我们开发了一个名为 Prospect 的面向客户的界面,可实现潜在客户优先级排序。 FUNGALMGX 的目标是实现不同基因组和代谢组学数据集的数据可视化。 是在真菌中建立相关的纳米颗粒发现作为一项可行的服务,并将我们定位为高效的 向 Varigen Biosciences、Clue 等私营部门合作伙伴提供优先代谢物的提供商 遗传学和“大农业”(例如 Corteva Agriscience)经过完善后,我们将形成独特的平台和市场。 定位将使我们与其他基因组挖掘初创公司区分开来,并在该领域建立合作伙伴关系 农化和制药行业。

项目成果

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