轉錄組學方介導的多效調控蛋白 SprA 作用機制研究
Applied Microbiology and Biotechnology (AMB)為國際工業微生物領域著名雜 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物。γ-丁酮內酯(GBL)作為鏈霉菌中 廣泛存在的群體感應信號分子，影響菌體的形態分化及次級代謝過程。當細胞內濃度達到一定閾值，GBL 同過與其受體結合，使受體從基因啟動子上脫落，從而 起始目標基因的轉錄。
早期的研究發現，恰塔努加鏈霉菌 L10 中，存在著 GBL 合成酶及受體調控 系統。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 分化的滯后及次級代謝產物產量的下降。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、脂肪酸合成代謝、氨基酸合成與代謝、蛋白質合成、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。然而，GBL 合成酶 ScgA 參與初級代謝過程的分子機制仍不明朗。
結果分析
該課題研究人員利用安捷倫細菌定制芯片(相關服務由上海伯豪生物技術有限公司提供)，首先分析了 L10 和 ΔscgA 在轉錄組學上的差異。結果表明，GBL 合成酶 ScgA 的突變會造成菌體基因組轉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、脂肪酸合成等初級代謝過程，同時也包含多種調控因子及次級代謝過程。
芯片數據表明，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 以結合自身基因上游兩個自調控元件，意味著 SprA 具有自我調控作用。同時， SprA 通過抑制基因 scgA 的轉錄參與調控丁酮內酯信號分子的產生。同 ΔscgA 一 樣，ΔscgR 表現為固體培養基上形態分化滯后及液體培養基中抗生素產量下降。 因此，SprA 可能介導了恰塔努加鏈霉菌丁酮內酯分子的信號傳遞，是一個參與形態分化和次級代謝的多效調控蛋白。
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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