細(xì)菌ChIP-seq測序分析在抗生素合成機(jī)制研究新進(jìn)展中的應(yīng)用

瀏覽次數(shù)：507　發(fā)布日期：2023-6-12　來源：本站　僅供參考，謝絕轉(zhuǎn)載，否則責(zé)任自負(fù)

2023年06月07日，華東理工大學(xué)生物工程學(xué)院和生物反應(yīng)器工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室葉邦策教授和尤迪副教授為共同通訊作者、博士生符瑜為第一作者以“A meet-up of acetyl phosphate and c-di-GMP modulates BldD activity for development and antibiotic production”【1】為題在《核酸研究》（Nucleic Acids Research）雜志發(fā)表研究論文。該研究以放線菌（Actinobacteria）為研究對象，揭示了蛋白質(zhì)�；cc-di-GMP協(xié)同調(diào)控放線菌發(fā)育與抗生素合成機(jī)制的研究新進(jìn)展。深圳市易基因科技有限公司為本研究提供ChIP-seq測序分析服務(wù)。

標(biāo)題：A meet-up of acetyl phosphate and c-di-GMP modulates BldD activity for development and antibiotic production（乙酰磷酸和c-di-GMP協(xié)同調(diào)控BldD活性，促進(jìn)抗生素開發(fā)和生產(chǎn)）
時間：2023-06-07
期刊：Nucleic Acids Research
影響因子：IF 19.16
技術(shù)平臺：EMSA 、ChIP-seq、Western blot、RT-PCR、質(zhì)譜、免疫沉淀（IP）和免疫印跡（IB）等

摘要：
放線菌（Actinobacteria）是一種普遍存在的細(xì)菌，會同時經(jīng)歷復(fù)雜的生長發(fā)育和抗生素生產(chǎn)以響應(yīng)應(yīng)激或營養(yǎng)脅迫。放線菌的這種生長發(fā)育主要受c-di-GMP和廣域調(diào)控因子BldD互作調(diào)控。迄今為止，調(diào)控這些細(xì)胞生物學(xué)過程的上游和整體信號網(wǎng)絡(luò)仍然未知。在紅霉素生產(chǎn)菌（紅霉糖多孢菌，Saccharopolyspora erythraea，S. erythraea）中，研究結(jié)果表明外界環(huán)境氮脅迫引起積累的乙酰磷酸（acetyl phosphate，AcP）與c-di-GMP協(xié)同調(diào)控BldD活性。AcP誘導(dǎo)的K11位點(diǎn)乙�；@著抑制BldD形成二聚體并與靶DNA解離，干擾c-di-GMP的信號通路，從而調(diào)控發(fā)育變化和抗生素生產(chǎn)。此外，BldD^K11R的實(shí)際突變可繞過乙�；{(diào)控，強(qiáng)化BldD對紅霉素合成的正調(diào)控能力，提升紅霉素終產(chǎn)量。AcP依賴性乙酰化的研究通常局限于酶活性調(diào)控。本研究結(jié)果揭示了AcP誘導(dǎo)的乙�；矁r修飾與c-di-GMP非共價結(jié)合協(xié)同調(diào)控放線菌發(fā)育與次級代謝的分子機(jī)制，開拓了翻譯后修飾的新功能，有助于全面理解微生物固有的翻譯后修飾系統(tǒng)對整體代謝網(wǎng)絡(luò)（營養(yǎng)代謝與合成代謝）的交互作用及其調(diào)控規(guī)律，顯示了基于�；揎椪{(diào)控的原理和分子機(jī)制在合成生物系統(tǒng)工程化設(shè)計方面的應(yīng)用潛能。AcP與c-di-GMP信號整合在一起，調(diào)節(jié)BldD發(fā)育和抗生素生產(chǎn)活性，以響應(yīng)環(huán)境脅迫。這種連貫的監(jiān)管網(wǎng)絡(luò)可能在放線菌中廣泛存在，因此具有廣泛意義。

圖形摘要

研究背景：
蛋白質(zhì)的翻譯后修飾是一種所有生命體固有的調(diào)控機(jī)制，對于調(diào)控細(xì)胞功能，決定細(xì)胞生長、發(fā)育等生命活動有序、高效進(jìn)行具有重要作用。放線菌作為產(chǎn)抗生素種類最多、最具商用價值的微生物細(xì)胞工廠，其次級代謝產(chǎn)物廣泛應(yīng)用于醫(yī)、農(nóng)、畜牧業(yè)及醫(yī)藥研究等各個領(lǐng)域。放線菌次級代謝產(chǎn)物的產(chǎn)量和種類與形態(tài)分化密切相關(guān)，該過程受到營養(yǎng)信號與代謝波動的級聯(lián)網(wǎng)絡(luò)調(diào)控。已有的研究表明，放線菌的形態(tài)分化主要由第二信使c-di-GMP和廣域調(diào)控因子BldD的互作控制，但影響該過程的上游信號及其作用機(jī)理仍然未知。解析其分子機(jī)制并精準(zhǔn)調(diào)控放線菌的形態(tài)分化，對于全面理解放線菌生理代謝的分子基礎(chǔ)，及以放線菌為底盤的高效合成生物系統(tǒng)工程化設(shè)計理論與方法研究具有重要意義。【2】

研究結(jié)果：
（1）AcP誘導(dǎo)的BldD乙�；瘡�(qiáng)烈影響其DNA結(jié)合活性及與c-di-GMP互作

圖1：AcP誘導(dǎo)的BldD乙酰化強(qiáng)烈影響其DNA結(jié)合活性及與c-di-GMP互作

（2）BldD主要通過K11乙�；Щ�

表1：不同條件下的BldD乙�；稽c(diǎn)

圖2：BldD主要通過K11乙�；Щ�

（3）K11乙�；种艬ldD與其靶基因結(jié)合的整體結(jié)果

圖3：S.erythraea中BldD靶基因ChIP-seq分析。

A. peaks中心區(qū)域和TSS區(qū)域的ChIP-seq信號密度熱圖（±5 kb）。
B. S.erythraea ObldD^K11Q（紅色）和ObldD菌株（藍(lán)色）的ChIP-seq信號。
C. BldD靶向啟動子的ChIP-seq數(shù)據(jù)。ObldD（藍(lán)色）、ObldD^K11Q（紅色）。繪圖跨~2 kb的DNA序列。

（4）K11乙酰化促進(jìn)生長發(fā)育并抑制抗生素生產(chǎn)