链霉菌自动调控因子的研究进展

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1、链霉菌自动调控因子的研究进展【摘要】γ-丁酸内酯自动调控因子是一种由链霉菌产生的被称为微生物“激素”的小分子化合物，它控制着链霉菌次级代谢物的产生或形态分化。根据该类自动调控因子C-2位细微的结构差别分为三种类型，分别为A因子型、VB型和IM-2型。本文详细介绍了每种类型中具有代表性的自动调控因子、受体及其对链霉菌次级代谢与形态分化的调控作用，并系统地阐述了其调控网络。【关键词】链霉菌；自动调控因子；受体；调控网络ABSTRACTγ-Butyrolactoneautoregulatorproducedi

2、nStreptomycesisalow-molecular-wEightcompoundcontrollingsecondarymetabolismandmorphologicaldifferentiationinStreptomyces.BasedonminorstructuraldifferenceintheC-sidechain,theseautoregulatorschemicallyidentifiedtodatecanbeclassifiedintothreetypes:theA-facto

3、rtype,thevirginiaebutanolide(VB)typeandtheIM-type.Inthisreview,adetaileddescriptionwasgivenoncharacterizationoftherepresentativeautoregulatorsineachtypeandthEIrreceptorstosecondarymetabolismandmorphologicaldifferentiationinStreptomyces.Theregulatorynetwo

4、rkswerealsoillustratedsystematically.KEYWORDSStreptomyces;Autoregulators;Receptor;Regulatorynetwork链霉菌(Streptomyces)中有一类自动调控因子(Autoregulator)，作为胞外信号分子控制着链霉菌次级代谢物的产生或其形态分化，被称为微生物“激素”，有着特殊2，3-二替代-γ-丁酸内酯框架，因此被称作γ-丁酸内酯自动调控因子［1］。迄今已经在7类链霉菌中鉴定了14种γ-丁酸内酯［2］，根据C

5、-2位结构的细微差别可分为三种类型(表1)：①A因子型，含6-酮基；②VB型(Virginaebutanolides，VBs)，含6-α羟基，以弗吉尼亚链霉菌()中VB-A～E为代表；③IM-2型，含6-β羟基，以浅紫灰链霉菌()IM-2和天蓝色链霉菌()中SCBs(SCB1～3)为代表，化学结构见图1。现分别叙述上述三种类型中具有代表性的γ-丁酸内酯及其对次级代谢与形态分化的调控作用。表1链霉菌中γ-丁酸内酯自动调控因子的类型、组成与来源菌株1A因子型1967年，Khokhlov等［3］发现一种能使“

6、光秃”的灰色链霉菌突变株恢复气生菌丝形成能力的小分子，这种小分子就是A因子。之后，Hara等［4］发现A因子对链霉素的生物合成也是必需的。A因子浓度低至10-9mol/L即可恢复其缺陷型突变株的链霉素产生和孢子形成能力。AfsA是A因子生物合成的关键酶，A因子由一种甘油衍生物和一种β-酮酸衍生物缩合而成［5］，最近研究发现其生物合成的具体过程如下［6］：在AfsA作用下，将8-甲基-3-壬酮酰-ACP的酮酰基转移到磷酸二羟丙酮(dihydroxyacetonephosphate，DHAP)产生了8-甲基

7、-3壬酮酰-DHAP酯，随后依次通过分子间的羟醛缩合、位于afsA下游的基因编码产物BprA的还原作用和磷酸酶的去磷酸化作用，最终合成了A因子。A因子受体ArpA以二聚体形式和A因子结合，其氨基端有一个螺旋-转角-螺旋(helix-turn-helix，HTH)结构域，该结构域可能是DNA的结合位点［7］。Onaka等［8］发现，当ArpA的Pro115被Ser替代时就失去了结合DNA的能力，但仍具有结合配体A因子的能力，表明ArpA有两个独立的功能区域，一个位于羧基端与A因子结合，另一个位于氨基端与D

8、NA结合的HTH结构域。此外，定点突变试验发现ArpA的Val41和Trp119分别是DNA结合和A因子结合所必需的［9］。A因子突变株相对于野生株提前产生链霉素，且产量提高了10倍，而将arpA基因高拷贝转入其中，结果该突变株完全丧失了链霉素产生和形态分化能力，这说明ArpA对链霉素产生和形态分化起着阻遏作用。Ohnishi等［10］分离纯化AdpA(A-factor-dependent-protein)，其激活参与形态分化与次级代谢的多