天蓝色链霉菌SigT的多效调控作用及其机制研究

来源 :浙江大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:miao4701730
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天蓝色链霉菌(Streptomyces coelicolor)是一种典型的土壤细菌,在生长和生理代谢中常受到环境胁迫作用,长期进化形成了一套完整的胁迫调控机制。在这些胁迫调控机制中ECFσ因子扮演了重要的角色,ECFσ因子指调控胞外功能(如胁迫应答、细胞壁代谢等)的σ因子。本文主要研究对象是ECFσ因子SigT(SC03892)。本文研究了抗σT因子RstA缺失条件下SigT的蛋白降解途径,验证TRstA对于SigT蛋白稳定性的重要意义;分析了SigT在胁迫条件下对天蓝色链霉菌抗生素生物合成的调控作用,为完整阐述营养胁迫条件下链霉菌次级代谢的调控网络提供了理论基础。   抗σ因子是与σ因子结合的蛋白,具有拮抗σ因子活性的特性,但SigT的抗σ因子RstA在表型上并不表现为拮抗作用,本研究发现sigT-egfp基因导入rstA缺失株后,Western blot没有检测到rstA缺失株中SigT蛋白的表达,从而推测rstA缺失株SigT可能受到了蛋白水平的降解。已知链霉菌中蛋白降解的途径主要有Clp蛋白酶降解途径,而蛋白被Clp蛋白酶降解往往发生在SsrA(tmRNA)在蛋白C末端加上蛋白水解酶识别标签之后,SsrA和Clp蛋白酶降解途径密切联系在一起。我们在rstA缺失株里敲除了ssrA和clpp这二个和蛋白降解相关的关键基因,将sigT-egfp基因导入了二个双缺失株(△ssrA△ArstA,△AclpP△rstA)后,用Westernblot检测这二个双缺失株中SigT的表达情况发现这些菌株中SigT蛋白能够被检测到,而对照△rstA中的SigT不能被检测到,初步证明SigT通过SsrA-ClpP途径被降解,验证了抗σ因子RstA对于SigT稳定性的重要作用,这种抗σ因子调控σ因子的蛋白降解的机制类似于氧化还原胁迫反应相关的SigR以及其抗σ因子RsrA。   本文分析了sigT操纵子的转录结构,证实了rstB和sigT是共转录的,而sigT下游的rstA是单独转录的,5RACE实验揭示了sigT和rstB共有的二个启动子都位于rstB基因上游,而rstA基因有三个启动子,一个位于sigT和rstA的基因间隔区,另二个位于sigT基因内部,抗σ因子和σ因子不在同一转录本上,这在ECFσ因子中是非常少见的。RT-PCR和启动子报告基因实验发现了SigT能够调控自身的转录,这种自身反馈调控机制在ECFσ因子中非常普遍。   毛旭明等的前期研究曾发现SigT对链霉菌的次级代谢和形态分化均有负调控作用,本文在前面研究的基础上进一步研究了SigT在磷酸盐和氮源胁迫条件下对次级代谢的调控作用。sigT缺失株在磷酸盐胁迫下,放线紫红素(Act)和十一烷基灵菌红素(Red)的产生提前,且产量提高,SigT对次级代谢显示负调控作用;而在氮源胁迫时,sigT缺失株的抗生素产量明显低于野生型,显示SigT对次级代谢具有正调控作用,转录水平分析发现,严谨响应相关的ppGpp合成酶基因relA和磷酸盐转运相关的基因pstS受到SigT的正向调控,而且文献报道的△relA在氮源胁迫下和以及△pstS在磷酸盐胁迫下的表型和△sigT在这二种胁迫条件下的表型是高度相符的,根据以上结果,推测relA和pstS是SigT调节子家族的成员。启动子活性实验和RT-PCR发现SigT是响应氮源胁迫压力的ECFσ因子,这是首次在链霉菌中发现应答营养胁迫压力的ECFσ因子。   本研究解析了抗σ因子RstA和SigT的蛋白降解的密切关系,首次揭示了SigT在营养胁迫下对链霉菌次级代谢的调控作用,为次级代谢的磷酸盐调控和氮源调控的相互作用增添了新的证据。
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