极端嗜热古菌阿拉伯糖启动子转录激活模式的研究

古菌转录激活机理的研究目前尚处于起始阶段。申请人在前期研究中首次鉴定到硫化叶菌阿拉伯糖基本启动子BRE位点存在缺陷，导致必须采用招募转录因子B的方式进行转录激活。本课题将采用DNA亲和纯化/酵母单杂交等方法鉴定作用于该启动子的转录激活蛋白，并采用EMSA、足迹法和体外转录的手段分析该蛋白与启动子、GTFs/RNA聚合酶的作用及体外转录激活功能。同时采用in silico法在阿拉伯糖操纵子下游初步鉴定参与阿拉伯糖代谢与调控的基因。最后本课题将系统分析硫磺矿硫化叶菌P2菌株中489个已知转录起始位点的基本启动子结构，并采用EMSA和报告基因法系统验证由研究阿拉伯糖启动子调控模式而推论的"基本启动子结构决定古菌转录调控模式"的假说。该项目不仅将揭示古菌阿拉伯糖启动子转录激活的模式，并将第一次在转录组水平系统地阐明古菌基本启动子结构与转录调控模式的关系。

硫化叶菌（Sulfolobus）是生命三域古菌域中的模式生物，该菌即有其特殊生理特性（高温高酸生长），在生命基本活动等方面（如转录）是简化的真核生物模板。在此项青年基金研究中，主持人及合作研究生开展了以转录调控为主线，并从阿拉伯糖启动子的转录激活模式研究到当前研究热点CRISPR/Cas系统获得免疫性调控研究的转变，获得了重要的研究成果。主要成果包括：（1）以阿拉伯糖启动子为基础构建了嗜热古菌高效表达系统(Peng et al., 2012, Appl Environ Microbiol);（2）发现了古菌中一个保守的启动子元件Initiator Element并揭示其功能(Ao, …, Peng*, 2013, J Bacteriol);（3）揭示CRISPR/Cas系统获得免疫性机制，即通过病毒感应的转录调控蛋白激活获得免疫性基因(Liu, …, Peng*, Nucleic Acids Res)。通过此项青年基金资助下的科研训练，主持人及合作研究生有信心在该领域取得更大的研究成果。