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轉(zhuǎn)錄組學(xué)方介導(dǎo)的多效調(diào)控蛋白 SprA 作用機(jī)制研究

瀏覽次數(shù)：2681　發(fā)布日期：2015-1-21　來(lái)源：上海伯豪生物技術(shù)有限公司

Applied Microbiology and Biotechnology (AMB)為國(guó)際工業(yè)微生物領(lǐng)域著名雜志。近期，浙江省微生物生化與代謝工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究人員在該期刊上發(fā)表了題為"Transcriptome-guided identification of SprA as a pleiotropic regulator in Streptomyces chattanoogensis”的論文。該文以基因芯片為手段，揭示了恰塔努加鏈霉菌一個(gè)多效調(diào)控蛋白 SprA 的作用機(jī)制。浙江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院的博士生周振興和李永泉教授分別為本文的第一作者和通訊作者。

背景介紹

抗生素是鏈霉菌次級(jí)代謝過(guò)程的重要產(chǎn)物。γ-丁酮內(nèi)酯(GBL)作為鏈霉菌中廣泛存在的群體感應(yīng)信號(hào)分子，影響菌體的形態(tài)分化及次級(jí)代謝過(guò)程。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)濃度達(dá)到一定閾值，GBL 同過(guò)與其受體結(jié)合，使受體從基因啟動(dòng)子上脫落，從而起始目標(biāo)基因的轉(zhuǎn)錄。

早期的研究發(fā)現(xiàn)，恰塔努加鏈霉菌 L10 中，存在著 GBL 合成酶及受體調(diào)控系統(tǒng)。ScgA 及 ScgX 共同參與合成 GBL 信號(hào)分子，二者的缺失會(huì)導(dǎo)致菌體形態(tài) 分化的滯后及次級(jí)代謝產(chǎn)物產(chǎn)量的下降。蛋白組學(xué)研究表明，基因 scgA 突變菌株中，多個(gè)參與初級(jí)代謝過(guò)程（糖酵解、TCA 循環(huán)、脂肪酸合成代謝、氨基酸合成與代謝、蛋白質(zhì)合成、磷酸戊糖途徑、核酸代謝和能量代謝）的蛋白表達(dá)量顯著下調(diào)。然而，GBL 合成酶 ScgA 參與初級(jí)代謝過(guò)程的分子機(jī)制仍不明朗。

結(jié)果分析

該課題研究人員利用安捷倫細(xì)菌定制芯片(相關(guān)服務(wù)由上海伯豪生物技術(shù)有限公司提供)，首先分析了 L10 和 ΔscgA 在轉(zhuǎn)錄組學(xué)上的差異。結(jié)果表明，GBL 合成酶 ScgA 的突變會(huì)造成菌體基因組轉(zhuǎn)錄水平上的大幅改變。在每個(gè)取樣點(diǎn)，受 ScgA 影響的基因均超過(guò)了 1000 個(gè)。受 ScgA 作用的基因包含糖酵解、TCA 循環(huán)、脂肪酸合成等初級(jí)代謝過(guò)程，同時(shí)也包含多種調(diào)控因子及次級(jí)代謝過(guò)程。

芯片數(shù)據(jù)表明，一些基因在三個(gè)取樣時(shí)間點(diǎn)均受到 ScgA 的影響。基因 sprA 編碼一個(gè) GBL 受體同源蛋白。在 ΔscgA 中，基因 sprA 轉(zhuǎn)錄水平都明顯下降，分別為 12.5 倍、12.5 倍、20 倍。EMSA 和 DNase I footprinting 實(shí)驗(yàn)表明，SprA 可以結(jié)合自身基因上游兩個(gè)自調(diào)控元件，意味著 SprA 具有自我調(diào)控作用。同時(shí)， SprA 通過(guò)抑制基因 scgA 的轉(zhuǎn)錄參與調(diào)控丁酮內(nèi)酯信號(hào)分子的產(chǎn)生。同 ΔscgA 一樣，ΔscgR 表現(xiàn)為固體培養(yǎng)基上形態(tài)分化滯后及液體培養(yǎng)基中抗生素產(chǎn)量下降。因此，SprA 可能介導(dǎo)了恰塔努加鏈霉菌丁酮內(nèi)酯分子的信號(hào)傳遞，是一個(gè)參與形態(tài)分化和次級(jí)代謝的多效調(diào)控蛋白。

原文出處：Zhou, Z. X., Xu, Q. Q., Bu, Q. T., Liu, S. P., Yu, P., & Li, Y. Q. (2014).

Transcriptome-guided identification of SprA as a pleiotropic regulator in Streptomyces chattanoogensis. Applied Microbiology and Biotechnology, 1-12. DOI: 10.1007/s00253-014-6132-6

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