与兼具真核生物和细菌特征的嗜盐古生菌启动子相关的基本转录机制的研究

细菌和真核生物的基本转录机制有很大差异。古生菌的基本转录机制一般被认为与细菌差别较大，与真核生物非常相似。申请者在前期研究中发现嗜盐古生菌Haloarcula hispanica amyH基因的核心启动子兼具真核生物和细菌特征，推测其转录起始可能遵循一种新的、兼具真核生物和细菌特点的基本转录机制。本研究拟确定与amyH基因转录相关的基本转录因子（TBP、TFB），分析基本转录因子和amyH启动子的互作，确定amyH启动子中的转录极性相关序列并分析TBP-TFB-启动子三元复合物形成与转录极性建立的相关性，从而阐明amyH启动子转录起始中的三元复合物组织方式和转录极性建立机制。本研究的目的在于通过对amyH基因启动子基本转录机制的研究探索古生菌中可能存在的兼具真核生物和细菌特点的基本转录机制。这不仅有助于全面认识古生菌的转录机制，而且有望为揭示三域生物转录机制的进化关系提供新的信息和途径。

地球上的生命被分为三大域：细菌域、古生菌域和真核生物域。细菌和真核生物的基本转录装置（包括核心启动子结构和反式蛋白）有很大差异。古生菌的基本转录装置以往被认为与细菌差别较大，与真核生物非常相似。甚至有学者断言古生菌的基本转录系统就是真核生物转录系统的一个“简化版本”。本项目的前期研究中发现了1个兼具细菌启动子特征的嗜盐古生菌启动子——西班牙盐盒菌（Haloarcula hispanica）amyH基因启动子，提示一部分古生菌基因的核心启动子结构可能兼具细菌启动子的特征。本项目从盐沼盐杆菌（Halobacterium salinarium）R1基因组中克隆到1个新的兼具大肠杆菌启动子特征的嗜盐古生菌启动子片段RM10，并对其跨域功能机制进行了深入研究。引物延伸分析表明RM10片段包含1个真实的嗜盐古生菌启动子，启动子功能分析发现RM10片段在嗜盐古生菌和大肠杆菌中行使启动子功能所依赖的核心功能区相互重叠，且在二域生物中的启动子功能依赖于共同的序列元件“-29 element”。该发现进一步证实一部分古生菌基因的核心启动子兼具细菌启动子的结构和功能特征，提示古生菌和细菌的基本转录信号存在进化上的相关性，有望为揭示启动子的进化起源提供新的信息和途径。.在项目执行过程中，也开展了一些原计划没有列入的工作，包括：①以兼具细菌特征的嗜盐古生菌启动子——西班牙盐盒菌（Haloarcula hispanica）amyH基因启动子为基础构建了1个使用方便的嗜盐古生菌-大肠杆菌通用表达载体；②系统研究了NaCl 浓度、量子点等环境胁迫条件对嗜盐古生菌代谢的影响，为研究环境胁迫对嗜盐古生菌基因转录的影响奠定了基础；③对海南、云南、江苏盐矿或盐土样品中的盐红菌属（嗜盐古生菌中所属种最多的属）的物种多样性进行了研究；④对中国典型培养物保藏中心保藏的嗜盐古生菌产生嗜盐菌素的情况进行了筛查。