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谷氨酸棒状杆菌（Corynebacterium glutamicum）和停滞棒状杆菌（Corynebacterium stationis）是广泛应用于氨基酸、有机酸、核苷酸和核黄素生产的重要棒状杆菌属菌株。棒状杆菌属有超过140种高度多样化的物种,但部分具有工业潜力的菌株遗传背景和调控网络并不清晰,在应用中受到一定的限制。转录因子作为细菌代谢调控网络中的核心元件,具有“多点调控”和动态调控的功能,能够全局性、高效性、特异性的调控代谢途径,对于研究棒状杆菌的代谢调控网络具有重要意义。谷氨酸棒状杆菌非模式菌株ATCC 14067和停滞棒状杆菌ATCC 6872中能应用于氨基酸和核苷的生产,但有关转录因子功能的报道较少。基于此,本研究以谷氨酸棒状杆菌非模式菌株ATCC 14067和停滞棒状杆菌ATCC 6872为研究对象,首先对非模式菌株谷氨酸棒状杆菌ATCC 14067进行全基因组测序,并对其基因组进行初步分析;其次,通过染色质免疫共沉淀和测序（ChIP-seq）,凝胶迁移阻滞（EMSA）和荧光定量PCR（RT-q PCR）等方法对ATCC 14067中转录因子Amt R、Ytr A、Gab R和ATCC 6872中转录因子Glx R、Mcb R、Amt R进行研究,揭示了相关转录因子在基因组上的结合位点及其对相关基因的调控功能。本研究丰富了棒状杆菌中代谢调控网络,具体研究内容和结果如下:1)ATCC 14067全基因组测序及初步分析基于二代测序平台Illumina Hi Seq和三代测序平台Pac Bio RSII对ATCC 14067进行了全基因组测序,结果显示其基因组全长为3,329,895 bp,GC含量为54.14%,共含有3,222个基因序列;对基因水平转移相关元件分析发现ATCC 14067中含有33个基因岛,30个插入序列和3个前噬菌体;对ATCC 14067基因组内的转录调控蛋白进行检索和比对分析,与模式菌株ATCC 13032相比,ATCC 14067中含有11个特异性转录因子和1个特异性双组份系统。2)Amt R在ATCC 14067全基因组上结合位点和功能分析首先探究并比对了微球核酸酶（MNase）和非接触式超声破碎仪片段化处理染色质对后续ChIP富集DNA的影响,确定了非接触式超声破碎仪片段化处理染色的方法。其次,利用ChIP-seq方法获得了10个Amt R相关DNA富集区域（peaks）,其中7个peaks与26个已报道基因相关,2个peaks与4个ATCC 14067特有基因cre T、crn A、csh A和hyu B相关。之后,通过EMSA实验鉴定在cre T、crn A、csh A和hyu B的启动子区域含有5个Amt R结合位点。通过蛋白序列比对分析、基因敲除和表型分析表明Cre T,Crn A,Csh A和Hyu B与肌酸代谢相关,其中Cre T编码肌酸转运蛋白,首次报道了细菌中的肌酸转运蛋白。通过RT-q PCR和启动子活性分析鉴定Amt R抑制cre T,crn A,csh A和hyu B的表达。3)Ytr A和Gab R在ATCC 14067全基因组上结合位点和功能分析本章首先利用ChIP-seq鉴定了ATCC 14067中Ytr A和Gab R在全基因组上的结合位点,结果表明Ytr A在基因组上有5个结合位点,Gab R在基因组上有1个结合位点。其次,通过EMSA和生物信息学分析发现Ytr A结合位点的保守序列为GGTT-N16-AACC,Ytr A结合位点中3个位于基因编码区,2个位于基因启动子区;RT-q PCR分析发现CEY17＿RS02205基因在敲除ytr A后表达量下调,但其他相关基因的表达并无明显差异。此外,通过DNase I足迹法和EMSA分析表明Gab R在基因组上结合位点的保守序列为GGCGAA-N14-TTCGCC;RT-q PCR和启动子活性分析表明Gab R可以激活γ-氨基丁酸代谢相关酶的表达。4)Glx R,Amt R和Mcb R在ATCC 6872全基因组上结合位点和功能分析结合ChIP-seq和EMSA鉴定ATCC 6872中全局调控转录因子Glx R,硫代谢调控转录因子Mcb R和氮代谢调控转录因子Amt R在基因组上分别具有33、17和7个结合位点,其结合位点的保守序列分别为GTG-N8-CAC,TAGAC-N6-GTCTA和CTAT-N6-ATAG;与谷氨酸棒状杆菌相比,ATCC 6872中Glx R、Mcb R和Amt R具有特异性功能,如Glx R能够抑制与喹啉酸合成、TRAP转运和t RNA氨基转移相关酶的活性,也能够激活氨基肽酶N、组氨酸转运蛋白、酒石酸脱氢酶、甘油酸激酶和AMP核苷酶的活性;Mcb R能够抑制Tau E/Saf E家族亚硫酸盐转运,II型甲硫氨酸合成,DL-甲硫氨酸转运和ABC类硝酸盐/磺酸盐/氨基乙磺酸/碳酸氢盐转运相关蛋白的表达;Amt R抑制CTP合酶的表达,且激活D-氨基酸氧化酶的表达,首次报道了Amt R具备激活基因表达的功能。本研究对非模式菌株ATCC 14067进行了全基因组测序和分析,结合ChIP-seq,EMSA和RT-q PCR研究了ATCC 14067中转录因子Amt R、Ytr A、Gab R和ATCC 6872中转录因子Glx R、Mcb R、Amt R在全基因组上的结合位点及其对相关基因的调控功能。本研究不但丰富了棒状杆菌中的转录调控网络,并为代谢工程菌株的构建和改造提供了理论基础。