[本站讯]近日,山东大学微生物技术国家重点实验室申玉龙教授课题组在Nucleic Acids Research杂志上在线发表了题为“PerR functions as a redox-sensing transcription factor regulating metal homeostasis in the thermoacidophilic archaeon Saccharolobus islandicus REY15A”的研究论文。微生物技术国家重点实验室博士张雪梅为第一作者,申玉龙教授和黄奇洪副教授为共同通讯作者,微生物技术国家重点实验室为第一完成单位。
氧化损伤是生命活动中重要而普遍的威胁之一,因此,活性氧(Reactive Oxygen Species,ROS)防御是细胞生命所不可或缺的。嗜酸热古菌通常能够在高温和低pH的极端环境中生存繁衍,这些极端的环境会造成细胞内ROS水平升高,从而导致细胞遭受严重的氧化损伤,因此氧化应激响应对其生存至关重要。然而,与细菌和真核生物相比,人们对包括嗜酸热硫化叶菌在内的古菌的氧化应激机制知之甚少。
冰岛硫化叶菌基因组编码的SiRe_0057蛋白,属Fur超家族转录因子。Fur超家族包括响应Fe2+水平的转录因子Fur和响应ROS的PerR, 本研究通过遗传分析验证实 SiRe_0057 不响应Fe2+水平而响应ROS,将其命名为SisPerR。通过比较转录组分析、ChIP_Seq和体内启动子活性验证,找到了四个受SisPerR调控的基因,其中三个直接调控,一个间接调控。这些蛋白与金属离子的储存、氧化和运输有关(图一)。此外,我们还发现了不同于细菌PerR的结合金属离子关键氨基酸位点。该研究揭示了超嗜热古菌适应极端环境的独特策略,为硫化叶菌合成生物学改造奠定了基础。

此外,课题组近日在硫化叶菌细胞分裂机制的研究领域也取得重要进展,与法国巴斯德研究所Mart Krupovic 合作,揭示了硫化叶菌利用类真核细胞分裂蛋白ESCRT-III协同完成细胞分裂膜剪切的机制(图二),为理解古菌基本生物学机制及其演化提供了新见解。成果发表于mBio杂志上。

申玉龙教授长期从事极端嗜酸热古菌的细胞周期调控、DNA损伤修复及应答调控、病毒与宿主相互作用及合成生物学等研究,已在Proc. Natl. Acad. Sci. USA、Nucleic Acids Res.、ISME J.、mBio、J. Mol. Biol.等杂志上发表多篇论文。上述研究成果得到了国家自然科学基金重大项目、面上项目、国家重点研发计划和山东大学青年学者未来计划等的资助。