微生物所杨克迁课题组在链霉菌调控网络研究中获新进展

来源： 中国科学院微生物研究所   发布者：张荐辕   日期：2015-11-04  

转录水平上的调控在微生物生命活动中起着关键作用，基因转录的开启和关闭主要通过转录因子与启动子的相互作用来实现。而大量的转录因子之间又存在着交互调控，这些调控关系构成复杂的调控网络控制微生物的行为。因此，只有在全基因组水平解析微生物的调控网络，才能深入认识生命活动的复杂调控机制。 链霉菌是重要的抗生素产生菌。为了在全基因组水平系统地解析链霉菌调控网络，杨克迁课题组建立了可应用于转录抑制因子筛选的Biosensor技术平台，同时改进完善了链霉菌ChIP-seq研究方法。进而运用这些手段，在链霉菌发现了大量的全新的调控关系，并鉴定了若干调控通路、motif和局部调控网络，推进了对链霉菌复杂调控系统的认识。 转录抑制因子筛选Biosensor原理如图1，该Biosensor有三个特点：通过一个NOT gate 遗传电路，将抑制蛋白输入的负信号转化为报告基因输出的正信号，方便了抑制蛋白的筛选和表征；运用新的基因文库构建方法，实现了在全基因组水平上构建调控因子表达文库及其在大肠杆菌中的筛选；以xylE-neo双报告基因为输出信号，利用抗性平板筛选和颜色反应定量发现并表征转录抑制因子。利用该Biosensor，我们成功在天蓝色链霉菌和阿维链霉菌筛选到5个控制信号分子合成的新转录抑制因子，相关文章发表在Sci. Rep.（DOI: 10.1038/srep15887），王为善助理研究员和李肖同学为并列第一作者，杨克迁研究员为通讯作者。 结合Biosensor技术和本实验室改进的ChIP-seq技术，我们针对γ-丁酸内酯信号和抗生素信号展开了相关调控网络研究，鉴定了ScbR和ScbR2在天蓝色链霉菌基因组上的结合靶点。进而建立了天蓝色链霉菌中γ-丁酸内酯和抗生素信号介导的全局性的调控网络。阐释了ScbR和ScbR2控制了天蓝色链霉菌的初级代谢、次级代谢、营养利用、蛋白质合成和压力应激等生命活动。并从我们鉴定的调控网络中，抽提了若干调控通路、feed forward loop motif和局部调控网络（图2），它们在应对环境变化和维持自身生理功能的稳定中发挥重要作用，这也为系统层次上认识细菌调控和表型提供了新角度。γ-丁酸内酯和抗生素信号分子在链霉菌中广泛存在，在模式菌天蓝色链霉菌中对其调控网络的阐明，将为其它链霉菌中信号网络的研究提供指导和借鉴。相关文章发表在Sci. Rep. (DOI: 10.1038/srep14831)，李肖同学为第一作者，杨克迁研究员和王为善助理研究员为并列通讯作者。 以上研究获得国家“973”计划项目和国家自然科学基金资助。

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