转录因子WblI对变铅青链霉菌 (Streptomyces lividans) 抗生素合成调控作用机制的研究

摘要

目前对链霉菌抗生素合成基因沉默表达原因以及激活方式的研究是链霉菌次级代谢研究领域的热点。变铅青链霉菌(Streptomyces lividans)是研究抗生素合成基因沉默表达与激活问题的较好模式菌株。该菌株含有合成ACT(actinorhodin)、RED(undecylprodigiosin)等6种抗生素的基因簇，然而在实验室正常培养条件下，菌株生产抗生素的能力极低，尤其是对呈现蓝色的抗生素ACT的生产基本处于沉默状态。虽然有研究结果显示该沉默状态可以利用基因表达操控等手段打破，但是，目前对变铅青链霉菌抗生素合成基因低表达的调节机制仍缺乏全面系统的理解，尤其是对于该菌株沉默表达ACT的分子机理还尚不明确。 本研究发现一WhiB家族转录调控因子WblI(SCO5046)，其在变铅青链霉菌中过表达显著促进了宿主抗生素RED及ACT的生产，而对抗生素yCPK的生产和孢子灰色素的生成有明显的抑制作用。为进一步揭示WblI对变铅青链霉菌抗生素生产及形态分化的调控作用机制，本研究采用标签分离共价沉淀染色质的方法鉴定出5个WblI下游调控靶基因，包括wblI自身，ACT合成基因簇中的actVA3及负责ACT胞外运输的actII-1/actII-2,Wbl家族蛋白WblA编码基因wblA。研究通过EMSA实验在体外确认了WblI与各靶基因启动子区域的直接结合。采用RT-PCR技术鉴定了WblI对各靶基因转录的调控作用，结果显示，WblI的过表达显著抑制了actVA3,actII-1（TetR家族蛋白，对actII-2转录起负调控作用）及wblA（ACT合成负调控因子）的转录；而对actII-2（ACT胞外运输蛋白）的表达有明显的激活作用。上述实验结果说明WblI过表达促进ACT合成的表型是通过直接调控ACT合成基因簇及wblA的表达而实现的。 本研究明确了WblI对ACT合成基因簇及wblA的上下游调控关系，揭示了WblI正调控变铅青链霉菌抗生素生产的分子机制，完善了链霉菌次级代谢调控网络。研究经验可以应用于日后急需抗生素的开发上。

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