轉(zhuǎn)錄組學方介導的多效調(diào)控蛋白 SprA 作用機制研究

瀏覽次數(shù)：2647　發(fā)布日期：2015-1-21　來源：上海伯豪生物技術(shù)有限公司

Applied Microbiology and Biotechnology (AMB)為國際工業(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實驗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多效調(diào)控蛋白 SprA 的作用機制。浙江大學生命科學學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代謝過程的重要產(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)信號分子，影響菌體的形態(tài)分化及次級代謝過程。當細胞內(nèi)濃度達到一定閾值，GBL 同過與其受體結(jié)合，使受體從基因啟動子上脫落，從而起始目標基因的轉(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 信號分子，二者的缺失會導致菌體形態(tài) 分化的滯后及次級代謝產(chǎn)物產(chǎn)量的下降。蛋白組學研究表明，基因 scgA 突變菌株中，多個參與初級代謝過程（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）的蛋白表達量顯著下調(diào)。然而，GBL 合成酶 ScgA 參與初級代謝過程的分子機制仍不明朗。

結(jié)果分析

該課題研究人員利用安捷倫細菌定制芯片(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)錄組學上的差異。結(jié)果表明，GBL 合成酶 ScgA 的突變會造成菌體基因組轉(zhuǎn)錄水平上的大幅改變。在每個取樣點，受 ScgA 影響的基因均超過了 1000 個。受 ScgA 作用的基因包含糖酵解、TCA 循環(huán)、脂肪酸合成等初級代謝過程，同時也包含多種調(diào)控因子及次級代謝過程。

芯片數(shù)據(jù)表明，一些基因在三個取樣時間點均受到 ScgA 的影響。基因 sprA 編碼一個 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 實驗表明，SprA 可以結(jié)合自身基因上游兩個自調(diào)控元件，意味著 SprA 具有自我調(diào)控作用。同時， SprA 通過抑制基因 scgA 的轉(zhuǎn)錄參與調(diào)控丁酮內(nèi)酯信號分子的產(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 可能介導了恰塔努加鏈霉菌丁酮內(nèi)酯分子的信號傳遞，是一個參與形態(tài)分化和次級代謝的多效調(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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