σ因子（Sigma Factors）是原核生物RNA聚合酶的一个亚基,是转录起始所必需的因子,它能可逆地与RNA聚合酶核心酶的活性催化位点结合来激活起始转录,影响RNA聚合酶对转录起始位点的正确识别,特异的起始相应基因的表达。耐辐射异常球菌（Deinooccus radiodurans）具有超强的极端辐射氧化抗性及环境胁迫适应性,该菌含有3个σ因子（分别为Sig1（DR0180）、Sig2（DR0804）和SigA（DR0916））。有关Sig1特别是Sig2的功能目前不是太清楚,相关报道甚少。本研究工作通过单缺失突变株和双缺失突变株的构建,利用逆境胁迫冲击实验、荧光实时定量技术以及转录组学数据分析,对sig1、sig2两个基因的功能及其调节作用进行了研究,取得如下研究进展：（1）生物信息学分析预测1)einococcus radiodurans R1 Sig1为ECF亚家族σ因子,隶属于σ70家族4,sig1（DR0180）基因全长690bp,编码蛋白含有229个氨基酸,蛋白分子量约为2589 kDa；Sig2（DR0804）也属于σ70家族的RNA聚合酶。因子,其生理功能未知,sig2基因全长849bp,编码蛋白包含282个氨基酸,分子量约为29.91kDa。氨基酸序列比对发现,Sigl蛋白与同属中的σ因子具有一定的相似性,序列相似性达到64%以上,且ECF结构域在Deinococcus属中高度保守；Sig2与同属1Deinococcus sp.YIM 77859的RNA聚合酶亚基σ24的序列一致性最高,但仅为47%。Sig1和Sig2都具有σ70蛋白中最保守的区域2,该区域是σ因子识别核心酶的关键区域。（2）为了研究Sig1和Sig2的生物学功能,我们利用融合PCR技术构建了sig1缺失突变株（Δsig1）,sig2缺失突变株（Δsig2）以及sig1和sig2双缺失突变株（Δsigl sig2）。表型分析表明sig1基因的突变,sig2基因的突变以及sig1和sig2基因的双缺失突变均不影响该菌的生长。但在酸和5M NaCl冲击下,Δsigl比野生型菌株的存活能力显著下降,表明sig1突变导致了菌株对酸和盐胁迫敏感,sigl和sig2的单突变或双突变引起菌株对热（48℃）和氧化（100 mM过氧化氢）胁迫敏感。（3）为了进一步研究σ因子对细胞代谢的调控作用,本论文开展了正常生长和48℃高温胁迫条件下野生型和Δsig1、Δsig2突变株的转录组学分析。结果表明,耐辐射异常球菌野生型受到热激胁迫后有656个基因发生显著变化,其中329个基因上调,327个基因下调。表达差异基因中23%属于调控细胞信息存储和处理的基因；28%属于调控细胞新陈代谢的基因；49%是功能未知的基因；表达差异基因涉及多个代谢途径。sig1的突变导致265个基因发生显著变化,其中59个基因上调,206个基因下调；在热激胁迫处理2h后有293个基因发生显著变化,其中92个基因上调,201个基因下调；其中,有12个与核糖体蛋白结构相关的基因表达增强,分别为rpsJ、rplC、rplW、rplB、rpsS、 rplV、rplP、rplN、rplF、rplO、rpsM 和rpsD。sig2的突变导致317个基因发生显著变化,其中130个基因上调,187个基因下调；在热激胁迫处理2h后有376个基因发生显著变化,其中279基因上调,97个基因下调。表达差异基因产物与细胞壁/细胞膜/细胞包膜生物合成、翻译/核糖体结构和生物合成、复制重组和修复、信号转导机制、能量产生和转换、氨基酸运输和代谢、脂类运输和代谢以及次级代谢产物的合成运输和分解代谢等有关。其中,热激胁迫导致分子伴侣dnaK在Δsig1中上调1.3倍,在Sig2缺失突变株中下调1.5倍。实时定量结果显示,分子伴侣groES、groEL、dnaK、dnaJ以及热激保护基因DR1314、DR0972和DR 0326在热激胁迫1h和3h均发生显著变化。结合转录组数据和实时定量实验结果,表明sig1、sig2基因可能参与了上述热激胁迫相关基因的转录。将热激胁迫后Sigl和Sig2转录组数据进行比较,发现变化显著的基因中有28个相同,其中DR0179、DR1783和DRA0248在Sigl和Sig2的单缺失突变株中均发生上调。DRA0248调控MarR家族蛋白的转录,表明Sigl和Sig2可以直接调控MarR家族蛋白在热激胁迫时的转录表达。本研究表明,耐辐射异常球菌σ因子Sigl和Sig2通过直接或间接的调控作用,影响了细胞的多种生理胁迫反应,包括细胞的热激胁迫保护、抗氧化保护及核糖体蛋白合成等过程,为进一步揭示耐辐射异常球菌极端环境的适应机制奠定了理论基础。