阿维链霉菌ECF sigma因子Sig6的调控机制研究

ECF sigma因子介导的转录调控是细菌基因转录调控的一种重要方式。虽然链霉菌富含ECF sigma因子，但相较于研究得比较深入的单组分调控系统和双组分调控系统，其调控功能和生物学意义尚未得到充分的认识和重视。前期工作表明Sig6对阿维链霉菌中阿维菌素生物合成和形态分化起负调控作用，SAV662参与Sig6的调控功能。本研究在现有工作基础上，以重要工业微生物阿维链霉菌Sig6的调控功能和调控方式为主要研究内容，对Sig6、SAV662的调控功能和Sig6与SAV662的相互关系做深入研究，所获结果将有助于揭示该类ECF σ因子在链霉菌的形态分化、次级代谢和其他重要生理代谢中的调控作用，丰富细菌ECF σ因子的调控机制；同时为揭示重要杀虫抗生素阿维菌素生物合成的复杂调控网络积累更多的实验数据，并为利用基因工程手段构建抗生素高产菌株提供理论依据。

ECF sigma因子介导的转录调控是细菌基因转录调控的重要方式之一。阿维链霉菌的基因组含有47个ECF σ因子，其调控功能和生物学意义尚未得到充分认识。本项目对ECF σ因子Sig6的调控功能进行了研究。构建了阿维链霉菌sig6(SAV663)、SAV662单基因缺失突变株和SAV662/SAV663双基因缺失突变株。对缺失突变株的表型分析发现Sig6对阿维菌素生物合成起负调控作用，其相邻基因SAV662对阿维菌素生物合成和形态分化起正调控作用，SAV662基因对阿维菌素生物合成和形态分化的调控依赖于Sig6。细菌双杂交实验和大肠杆菌体内pull-down实验证实Sig6与SAV662蛋白存在相互作用，结合突变株的表型分析，初步证实SAV662是Sig6的抗σ因子，SAV662蛋白可能通过调控胞内Sig6的可给性进而影响阿维菌素的生物合成及菌体的形态分化。sig6和SAV662同源基因广泛地存在于链霉菌中，其基因结构非常保守，SAV662可能代表一种新型的抗σ因子。SAV662基因缺失株和Sig6过量表达株对H2O2胁迫和热胁迫更敏感，表明Sig6/SAV662参与菌体对热激和H2O2引起的胁迫响应。凝胶滞留实验和qRT-PCR分析表明Sig6可调控自身及SAV662的转录。此外， 转录调控因子SAV111、sig25和过氧化氢胁迫应激转录调控因子oxyR也是Sig6的靶基因。在氧化胁迫条件下，OxyR蛋白激活ahpCD、katA1、katA2、katA3和ohrB1以及调控基因catR、ohrR和sigR的转录，在阿维链霉菌响应氧化胁迫过程中起到中心调控作用。以上工作表明Sig6/SAV662系统参与阿维链霉菌的形态分化、抗生素生物合成和氧化应激的调控。