微生物所在鏈黴菌啟動子元件和內參基因研究中獲進展

2021-01-10 中國科學院

　　鏈黴菌是重要的抗生素產生菌，對鏈黴菌進行代謝工程和合成生物學改造需要大量不同強度的啟動子元件。然而，前期鏈黴菌只有一個組成型啟動子ermEp* 被廣泛應用。中國科學院微生物研究所楊克遷課題組在2013年開發了活性明顯高於ermEp* 的強啟動子kasOp*（Appl. Environ. Microbiol. 2013;79(14):4484-92）。目前，kasOp* 已經被提供給多個國內、外的鏈黴菌研究組使用，同時也在該所張立新課題組和婁春波課題組的相關工作中得到應用（Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2015;112(39):12181-6）。

　　為了得到具有不同序列、不同強度特徵系列組成型啟動子，楊克遷課題組從天藍色鏈黴菌不同培養條件下的時序轉錄組數據出發，經過一系列理性的分析遴選和實驗驗證，獲得了166個不同強度的組成型啟動子(圖1)。這些啟動子將為鏈黴菌合成生物學研究提供元件支撐。相關工作發表在Microb. Cell Fact.，李珊珊和王俊陽為並列第一作者，研究員楊克遷和助理研究員王為善為並列通訊作者。

　　另外，轉錄水平的相對定量分析是鏈黴菌基礎和應用研究的必要環節。最近有若干文獻報導看家sigma因子hrdB 基因的轉錄水平是生長依賴的，不是理想的內參基因。楊克遷課題組結合不同培養條件下的時序轉錄組數據和後續的同源分析、內源外源擾動分析、功能分析和轉錄豐度分析，得到若干內參基因；進一步通過對候選內參基因轉錄水平的實驗和普適性驗證，鑑定得到了5個有普適性和不同表達豐度特徵的內參基因（圖2）。這些內參基因能夠滿足鏈黴菌中不同轉錄強度目的基因的轉錄本相對定量分析；它們協同使用將會顯著提高轉錄分析的數據質量。相關文章發表在Sci. Rep.，李珊珊和王為善為並列第一作者，楊克遷為通訊作者。

　　以上研究獲得國家「973」計劃項目和國家自然科學基金資助。

　　文章連結：1 2

 

圖1 鏈黴菌組成型啟動子篩選流程及相對強度 

 

圖2 內參基因的相對轉錄豐度及穩定性分析 

　　鏈黴菌是重要的抗生素產生菌，對鏈黴菌進行代謝工程和合成生物學改造需要大量不同強度的啟動子元件。然而，前期鏈黴菌只有一個組成型啟動子ermEp* 被廣泛應用。中國科學院微生物研究所楊克遷課題組在2013年開發了活性明顯高於ermEp* 的強啟動子kasOp*（Appl. Environ. Microbiol. 2013;79(14):4484-92）。目前，kasOp* 已經被提供給多個國內、外的鏈黴菌研究組使用，同時也在該所張立新課題組和婁春波課題組的相關工作中得到應用（Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2015;112(39):12181-6）。
　　為了得到具有不同序列、不同強度特徵系列組成型啟動子，楊克遷課題組從天藍色鏈黴菌不同培養條件下的時序轉錄組數據出發，經過一系列理性的分析遴選和實驗驗證，獲得了166個不同強度的組成型啟動子(圖1)。這些啟動子將為鏈黴菌合成生物學研究提供元件支撐。相關工作發表在Microb. Cell Fact.，李珊珊和王俊陽為並列第一作者，研究員楊克遷和助理研究員王為善為並列通訊作者。
　　另外，轉錄水平的相對定量分析是鏈黴菌基礎和應用研究的必要環節。最近有若干文獻報導看家sigma因子hrdB 基因的轉錄水平是生長依賴的，不是理想的內參基因。楊克遷課題組結合不同培養條件下的時序轉錄組數據和後續的同源分析、內源外源擾動分析、功能分析和轉錄豐度分析，得到若干內參基因；進一步通過對候選內參基因轉錄水平的實驗和普適性驗證，鑑定得到了5個有普適性和不同表達豐度特徵的內參基因（圖2）。這些內參基因能夠滿足鏈黴菌中不同轉錄強度目的基因的轉錄本相對定量分析；它們協同使用將會顯著提高轉錄分析的數據質量。相關文章發表在Sci. Rep.，李珊珊和王為善為並列第一作者，楊克遷為通訊作者。
　　以上研究獲得國家「973」計劃項目和國家自然科學基金資助。
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圖1 鏈黴菌組成型啟動子篩選流程及相對強度 
 
圖2 內參基因的相對轉錄豐度及穩定性分析 

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