我所科研人员揭示链霉菌抗生素生物合成调控的新机制

6月7日，国际微生物学权威期刊Molecular Microbiology在线发表了我所姜卫红研究组的学术论文“Differential regulation of antibiotic biosynthesis by DraR-K, a novel two-component system in Streptomyces coelicolor”。该研究揭示了天蓝色链霉菌中新型双组分系统DraR-K参与抗生素生物合成差异调控的分子机制。

双组分系统(Two-component system，TCS)是生物体感受外界刺激，调节细胞生理代谢和行为的信号传导系统，由组氨酸激酶和应答调控蛋白组成。TCS广泛存在于微生物中，参与调控初级与次级代谢、形态分化、渗透压以及致病性等重要生理过程。链霉菌是自然界中最主要的抗生素产生菌，对其开展抗生素合成相关TCS的研究不仅有助于认识其复杂的调控网络，还可以指导工业菌株的遗传改造。

姜卫红组的博士研究生郁珍瑜和芦银华副研究员的工作发现，双组分系统DraR-K能够在高氮环境中被激活，进而正调控放线紫红素(ACT)的合成，同时负调控十一烷基灵菌红素(RED)和黄色色素yCPK的生物合成。这些调控过程是由抗生素合成途径特异性调控基因介导的。同时，精确定位了DraR在下游靶基因actII-ORF4和kasO上游调控区的DNA结合序列；基于靶基序，预测和鉴定了DraR-K的regulon，并进一步揭示DraR-K通过影响初级代谢间接参与抗生素生物合成调控的可能途径。有趣的是，draR-K的同源基因广泛存在于不同链霉菌中。除虫链霉菌draR-K的同源基因draR-Ksav的缺失导致阿维菌素产量大幅度提高，而寡霉素的产量却下降，提示由DraR-K介导的抗生素生物合成的差异调控机制在链霉菌中比较保守。这种由TCS介导的抗生素生物合成的差异调控机制在链霉菌中尚属首次发现。

该工作得到了中国科学院创新2020、科技部973计划、国家自然科学基金委等项目的支持（郁珍瑜供稿）。