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植物根际分离获得的生防假单胞菌株M18(Pseudomonas sp. M18)具有与人类条件致病菌铜绿假单胞菌株PAO1(P. aeruginosa PAO1)相似的遗传背景。吩嗪类化合物是假单胞菌中合成的一类重要的含氮杂环化合物。然而,菌株M18中合成的吩嗪化合物主要是吩嗪-1-羧酸(PCA),PAO1中合成的主要是绿脓菌素(PYO)。在28C条件下, M18中的PCA与PYO的产量比值是105:1;在37C条件下,PAO1中的PCA产量低于PYO,该比值为1:2。论文证明PCA和PYO产物合成差异的原因是PCA转化为PYO的一个修饰基因phzM具有温度依赖性和菌株特异性表达。该phzM基因甲基化PCA,再经phzS羟基化,得到PYO。通过荧光定量PCR和基因表达融合两方面的证据证明,phzM基因以及两个全局性调控因子lasI和ptsP都具有温度依赖性和菌株特异性,它们联合的效应使得M18和PAO1中吩嗪化合物的合成具有温度依赖性和菌株特异性,这也许是假单胞菌在植物根际和人体两种不同生长条件下的环境选择压力下,基因表达的调节经过长期进化产生适应性结果。在假单胞菌中,碳源分解代谢抑制系统对细胞生长和环境适应性起着全局性重要的作用,它涉及菌体对碳源的利用。这个抑制调控系统涉及到CbrA/CbrB双组分调控系统,小RNA CrcZ和抑制子Crc。本研究发现,在PAO1菌株中crc基因突变导致绿脓菌素大量产生,PCA与PYO的比值大大降低;而crcZ突变之后不产绿脓菌素,PCA与PYO的比值大大升高。通过基因融合测定发现,负责将PCA转化为PYO的关键基因phzM的表达活性在crc突变株中高达crcZ突变株中活性的8倍以上,导致在两个crc和crcZ突变株中吩嗪化合物合成的差异。CrcZ具有隔绝Crc对phzM基因的抑制作用。通过定点突变表明,Crc的抑制作用依赖于phzM基因上游非编码区SD和翻译起始位点ATG附近的一段富含CA碱基的序列。通过Crc蛋白-phzM mRNA结合实验,进一步表明Crc是直接结合在phzM的mRNA富含CA的基序(motif)上。当整个CA基序替换后,Crc不能结合;将CA基序改变,其与蛋白的结合能力加强。该研究揭示了初级代谢与次级代谢之间的关系,调整碳源可以改变次级代谢产物吩嗪类化合物的组成,并且证明初级代谢抑制子直接结合于翻译起始位点附近富含A的CA基序。为阐明原核生物生长培养过程中,初级代谢和次级代谢方式的转换的机制提供了重要的实验证据。