链霉菌中ScbR2类抗生素受体介导的信号转导机制研究

Antibiotics are normally perceived as killing agents in the warfare between microorganisms. More recently, there is growing evidence to suggest that antibiotics also play a signaling role in the life style of microbes. This project will investigate the signaling roles of antibiotics in inter- and intra-species interactions, to elucidate the signaling mechanisms that coordinate events within and between biosynthetic pathways and other cellular programs in model streptomycetes, such as Streptomyces coelicolor and Streptomyces venezuelae. The investigation will reveal new functions of antibiotics in bacterial physiology and ecology. The insights could be used to improve the yield of antibiotics and to rationally control the application of antibiotics for the benefit of human-being.

近年来抗生素在微生物种内、种间发挥的信号作用逐渐被发现、认识和研究，这对于深入理解抗生素的生物学功能，提高抗生素产量及合理使用抗生素均具有重要意义。但是目前尚没有在分子层面上对抗生素作为生理、生态信号功能的系统阐释。本实验室发现了链霉菌产生的放线紫红素（actinorhodin，Act）和杰多霉素（jadomycin B，JdB）可作为链霉菌种间生态信号和种内生理信号，并且鉴定了Act和JdB在天蓝色链霉菌的受体是ScbR2。所以本项目拟进一步以抗生素的产生菌链霉菌为研究对象，在模式链霉菌天蓝色链霉菌和委内瑞拉链霉菌中深入解析Act、JdB作为种内生理信号和种间生态信号的调控行为、调控靶点及其信号转导过程的分子机制；同时，以在链霉菌属保守存在的ScbR2类抗生素信号受体为切入点，解析ScbR2类抗生素受体在其它链霉菌感应抗生素信号的普遍性。本研究将为理解抗生素的生理、生态功能提供理论基础。

链霉菌以生产抗生素而著称，理解抗生素在链霉菌种内、种间发挥的信号作用及其信号转导网络，对于合成生生物学自下而上的工程开发具有重要意义。本项目以在链霉菌属保守存在的ScbR2类抗生素信号受体为切入点，解析了ScbR2类抗生素受体在其它链霉菌感应抗生素信号的普遍性。同时，受调控机理的启发，申请人还进行了系列拓展研究：如从头构建了基于别构转录因子的若干全新小分子检测方法；建立链霉菌正交、普适的诱导表达系统；建立用于抗生素工业菌株工程改造的两个高产策略（自调控策略和调用胞内TAG策略）。本项目执行期间发表标注SCI文章10篇，其中IF>5的有6篇（包含IF>10的2篇）。申请中国专利6项，授权中国专利1项。本项目的展开，已经为链霉菌系统工程改造提供了必要的理论基础，为申请人所在研究组在该领域展开后续工作提供了开创性支撑。