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链霉菌中γ-丁酸内酯假受体在抗生素生物合成中的交互调控机理研究

徐刚明  王娟  王琳淇  杨克迁  谭华荣  
【摘要】:链霉菌(Streptomyces)是一类革兰氏阳性丝状细菌,γ-丁酸内酯(GBL)作为链霉菌内通讯的信号分子,通常与相应的受体蛋白相互作用,进而激活多种次级代谢产物的生物合成。委内瑞拉链霉菌(Streptomyces venezuelae)ISP5230能产氯霉素(Cm)和隐性的杰多霉素(jadomycin,Jd)。对Jd生物合成基因簇(jad的调控蛋白JadR2及其同源蛋白的进化分析发现:它属于一类GBL假受体蛋白,可能调控多种抗生素的生物合成。JadR2突变株在无环境压力即可产生Jd,而Cm产量降低。结构基因的转录水平与抗生素产量呈现一致性。凝胶阻滞和足印实验显示JadR2可以直接调控jadR1的转录,而JadR1可以激活jad基因簇,却抑制cml基因簇。这是首次发现一个抗生素生物合成基因簇中的途径特异性激活子可以作为另一个基因簇的抑制子。而Jd和Cm又可以与JadR2蛋白结合,使其从jadR1启动子上脱离,从而实现其对两种抗生素的交互调控(Cross-talk)功能。进一步通过lux基因报告系统,在体内证实了这类假受体蛋白对抗生素信号的响应。这是关于GBL假受体蛋白可以直接结合抗生素信号的首次发现。以上结果表明:GBL假受体蛋白在抗生素信号介导的多种抗生素生物合成途径的交互调控过程中扮演着重要角色;并且这种调控机制可能在链霉菌次级代谢产物的生物合成中具有广泛的生物学意义。

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