论文部分内容阅读
杰多霉素(jadomycin)是由委内瑞拉链霉菌产生的一种非典型角蒽环类抗生素,杰多霉素的结构多样性赋予其本身多种生物活性,除了具有抗革兰氏阳性菌、抗酵母、抗耐药性金黄色葡萄球菌的活性外,还有广谱抗肿瘤活性。并且杰多霉素也是链霉菌属中第一例被报道的环境压力依赖的隐性抗生素,它只有在热激或乙醇诱导的情况下才能大量合成。杰多霉素这种生物活性多样性以及作为隐性抗生素生物合成基因簇转录激活的研究模式,使得其具有重要的研究意义。杰多霉素生物合成基因簇中具有多个调控基因,包括jadR1,jadR2,jadR3,jadR*。 jadR*编码一个204个氨基酸残基的蛋白,序列分析表明JadR*和TetR家族调控蛋白有较高的相似性,本文研究表明JadR*通过直接结合在同一基因簇中jadY, jadR1,jadI和jadE四个基因的上游区域而负调控杰多霉素的生物合成。将jadR*敲除后,这四个基因的转录丰度明显增加,说明JadR*能够直接抑制这些基因的转录。Jadomycin B(JdB)及其生物合成中间体分子DHU,DHR和JdA能够调节JadR*与DNA的结合活性,其中DHR活性最强。SPR结果显示JadR*对DHR的亲和力最好。而进一步的体内试验证实DHU和DHR能够诱导jadY和jadR*的转录。JadY是一种FMN/FAD还原酶,能够提供辅因子FMNH2/FADH2协助JadG完成从DHR到JdA的氧化开环过程。因此我们的结果表明JadR*以及杰多霉素生物合成前期中间体特别是DHR,通过前馈机制调控了辅因子的供给。这种对jadY的精细调控能够及时为杰多霉素合成提供FMNH2/FADH2,也避免了NAD(P)H的无谓消耗。 为进一步研究JadR*与JadR2和JadR1在杰多霉素合成过程中的相互关系,构建了一系列突变株并进行了杰多霉素产量分析。结果表明:在不加乙醇诱导时,与单敲除株△jadR*和△jadR2相比,△jadR*jadR2双敲除株中杰多霉素产量有了大幅度提高,而转录分析则表明JadR*和JadR2能够协同作用抑制jadR1的转录进而抑制杰多霉素的生物合成。同时JadR*和JadR2也能够抑制彼此编码基因的转录,这三个调控基因之间的相互关系研究为激活隐性抗生素生物合成提供了理论指导。 典型应答调控蛋白接受域中负责磷酸化的两个保守天冬氨酸残基在非典型应答调控蛋白JadR1中被E49和S50所取代。前期研究表明JadR1接受域能够与杰多霉素生物合成中的后期产物(特别是JdA和JdB)特异性结合,进而调节自身对靶基因的调控强度。为较深入地研究E49和S50在JadR1配体结合以及调控过程中的作用机制,将E49和S50分别进行了单突变和双突变,即E49D、S50D和E49DS50D。结果表明,与△jadR1/pSET∷jadR1比较,△jadR1/p SET∷E49D和△jadR1/pSET∷E49DS50D不需乙醇诱导就可产生杰多霉素;而在有乙醇诱导时,△jadR1/pSET∷ S50D仍不能产生杰多霉素。体外EMSA实验表明S50D与靶基因启动子复合物构型发生了变化,但仍具有配体结合活性。E49D和靶基因复合物构型未改变,但是配体结合活性明显减弱。突变为保守天冬氨酸的JadR1是否能够被磷酸化,恢复典型应答调控蛋白的特性值得进一步研究。