谭华荣研究员发现两个重要调控蛋白的作用机制
丁香通编者按：近日从中科院微生物所获析，该所谭华荣研究员实验室发现了两个重要调控蛋白的作用机制，研究论文已分别被《PNAS》和微生物学领域的顶级刊物《Molecular Microbiology》接收。
一、配体介导的ARR调控机制
双组分信号系统的应答调控子（response regulator， RR）是一类重要且保守的调控蛋白，其分布横贯生命三域。经过二十多年的研究，其调控机制已被揭示。多方面的研究证实，大多数RR是通过磷酸化来调控DNA结合活性的。RR 的N端REC结构域上五个关键保守的氨基酸是其接受磷酸集团的结构基础。
然而与经典RR不同，有一类特殊的RR并不包含这些保守的氨基酸残基，所以被称为非典型应答调控子 （atypical response regulator， ARR）。与典型RR一样，ARR广泛分布在三域生物中，并在毒力，抗生素合成和生长发育中执行重要的调控功能。在对ARR的研究中，人们逐渐认识到ARR存在与磷酸化不同的替代调控机制。然而迄今没有任何相关的研究工作被报道。
中科院微生物所谭华荣研究员实验室和杨克迁研究员实验室以调控抗生素合成的两类ARR作为模式，发现这两类ARR都可以通过结合配体的方式精细调控抗生素的生物合成。他们的研究成果揭示：这种配体介导的调控方式很可能作为磷酸化的替代机制在ARR中广泛存在。相关的研究论文直接投送（Direct submission）到美国科学院院报（PNAS）， 几周前已被该杂志接受， 并得到评审专家的高度评价。“The results are a significant step forward in our understanding of the control mechanism of this group of regulators. The technical quality of the data and the significance of the findings makes this study certainly interesting for the readers of PNAS.” “Overall, this is a scientifically beautiful, experimentally convincing story with general implications for a whole group of so far only badly investigated unusual response regulators.” 谭华荣研究员和杨克迁研究员认为： 配体介导的ARR调控机制的发现不仅回答了一个这类调控蛋白近十五年悬而未决的问题，而且对理性提高商业抗生素产量具有重要的理论指导意义。
二、AdpA蛋白的调控机制
AdpA蛋白是链霉素的重要调控蛋白，属于AraC/XylS家族的一个分支。近十多年的研究表明：该蛋白除了负调控自身外，均以激活的方式调控靶基因的转录，而这种激活的方式或通过调控蛋白直接结合于启动子上游区域，从而招募RNA聚合酶启动下游基因的转录来实现，或通过调控蛋白与非启动子区域的结合最终完成对靶基因的调控来完成。而近期谭华荣研究员课题组的研究结果表明：AdpA对靶基因的调控是通过直接作用于五个不同的位点而发挥功能的，其中两个相差甚远的位点行使激活的功能，另外三个相偶联的位点则具有阻遏的作用，也就是说AdpA可以同时以正调和负调这两种完全不同的模式来行使对同一个基因的调控，这种新颖的调控模式在之前的报道中未见涉及；另外，该课题组的研究还阐明了AdpA在体内依次对这五个位点行使特定的功能，精确控制着靶基因的转录及转录的量。上述结果所形成的研究论文近日已被微生物学领域的顶级刊物——Molecular Microbiology接受。该项工作得到了审稿专家的一致好评，指出：“This paper is of some significance, and could trigger re-analysis of those many pathway-specific regulator gene sets. It is also of interest that the way in which AdpA interacts with the sanG DNA is so complex, and that the binding sites are spread over more than 1 kb of DNA.”。 AdpA这种全新且复杂的调控模式为我们从分子水平深入理解抗生素生物合成的调控机制打开了一个新的窗口，同时也为提高抗生素的产量提供了重要的理论依据。
