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