中科院微生物所等首次在真菌中發現操縱子結構

2021-01-21 學術幫

glpks3/glnrps7操縱子及其產物xenolozoyenone

操縱子是指啟動基因、操縱基因和一系列緊密連鎖的結構基因的總稱和轉錄功能單位。其全部基因均排列在一起，且其中的若干個結構基因可通過轉錄形成一條多順反子mRNA。操縱子已被認為是原核生物基因組結構和調控的主要特徵之一。與原核生物相反，真核生物的蛋白質編碼基因是受獨立調控並轉錄成單順反子mRNA的。然而隨著生物學研究的深入，人們在秀麗隱杆線蟲等幾種動物和馬鈴薯中發現了含有蛋白質編碼基因的操縱子。那麼真菌作為系統學上真核生物的一個獨立的界是否存在此類操縱子呢？

　　利用生物信息學、分子生物學和化學手段，中國科學院微生物研究所研究員劉杏忠課題組與德克薩斯大學休斯頓健康科學中心教授安志強課題組合作研究發現在子囊真菌Glarea lozoyensis中存在著參與次級代謝的操縱子。通過DNA和cDNA序列的比對發現在Glarea lozoyensis中存在一個特殊的基因結構，它由1個聚酮合酶基因（glpks3）和1個非核糖體多肽合成酶基因（glnrps7）構成。這兩個基因在同一個啟動子的控制下可以共轉錄為一條雙順反子mRNA，而此mRNA則進一步翻譯為2個蛋白質GLPKS3和GLNRPS7。glpks3/glnrps7在構巢麴黴中的異源表達試驗表明GLPKS3/GLNRPS7酶複合體負責一個新的tetramicacid類化合物——xenolozoyenone的合成。儘管glpks3/glnrps7操縱子的結構與原核操縱子類似，但該操縱子起源於真菌，並不是經由水平轉移從原核生物中獲得的。他們還對Glarea lozoyensis中的另外2個類似操縱子結構在轉錄水平上進行了驗證。另外，他們根據構巢麴黴、Glomerella graminicola 和Drechslerella stenobrocha 的基因組與轉錄組數據對類似操縱子結構進行了預測，發現類似操縱子結構在真菌中較為普遍。研究結果不僅為真菌次級代謝產物編碼基因的起源與進化研究提供了新的依據和途徑，而且有利於進一步全面深入地認識和理解真菌乃至真核生物基因的轉錄調控模式，在真菌聚酮化合物研究方面也具有重要的理論和實踐意義。

　　該項研究成果發表於微生物學國際期刊mBio。劉杏忠課題組與安志強課題組共同培養的博士後嶽群、博士研究生陳裡及安志強課題組的博士後李彥為論文的共同第一作者，劉杏忠和安志強為共同通訊作者。研究得到了國家自然科學基金項目和德克薩斯大學基金項目的資助。

原文：Functional Operons in Secondary Metabolic Gene Clusters in Glarea lozoyensis (Fungi, Ascomycota, Leotiomycetes)

http://mbio.asm.org/content/6/3/e00703-15.full


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