上海交大研究团队找到链霉菌的抗生素调控蛋白如何激活转录机制。

2024-03-23 生活常识关注公众号

上海交通大学生命科学技术学院、微生物代谢国家重点实验室郑舰艇课题组发布新研究成果，解析了SARP转录起始复合物结构，揭示了SARP家族蛋白识别次优启动子并激活转录的分子机制，该研究有助于找到新的抗生素生物合成途径，对抗生素耐药性的问题。

▎药明康德团队（来源：上海交通大学）

近日，上海交通大学生命科学技术学院、微生物代谢国家重点实验室郑舰艇课题组在

PLoS Biology上发表题为“

Structural and functional characterization of AfsR, an SARP family transcriptional activator of antibiotic biosynthesis in Streptomyces”的研究论文。通过冷冻电镜技术和体外生化实验展示了链霉菌抗生素调节蛋白（SARP）家族AfsR如何激活抗生素生物合成基因的转录，以及受其NOD和TPR结构域调控。

抗生素是人类医学领域的重要药物，但由于过度使用和滥用，导致了抗生素耐药性的问题。因此，寻找新的抗生素生物合成途径成为了当前研究领域的热点。然而，如何激活抗生素合成基因的转录仍然存在许多未知的问题。链霉菌抗生素调节蛋白（SARP）是这些天然产物生物合成中的关键起始因子和激活剂。AfsR 是一种 SARP 家族调节因子，具有额外的核苷酸结合寡聚化结构域（NOD）和四肽重复序列（TPR）结构域，因其在抗生素生物合成中的重要作用而被发现。

该论文首先运用冷冻电镜技术，成功解析了SARP转录起始复合物的结构，进而揭示了SARP家族蛋白如何识别次优启动子并激活转录的分子机制。AfsR通过其SARP结构域与启动子的-35区附近结合，并与RNAP核心酶的α、β、β’亚基在多个区域发生相互作用。其中，两个SARP单体均参与了与α亚基C末端的相互作用，从而招募RNA聚合酶，实现转录的激活。同时，SARP为σ因子的区域4提供了一个替代的结合位点，以规避识别不保守的-35区以及过长的-10和-35区之间的间隔，被称为σ因子适应机制。

▲SARP转录起始复合物的结构

（图片来源：研究团队）

随后，经过体外测定，本研究证实了AfsR的C端NOD和TPR结构域对转录激活功能具有抑制作用。然而，当ATP结合时，这种抑制作用被显著消除。进一步的质谱检测揭示，AfsR存在四个保守的磷酸化位点。尽管磷酸化仅轻微提升了AfsR的转录激活活性，但却完全消除了ATP结合带来的去抑制作用。这可能是由于磷酸化引发了构象变化并提升了ATP酶活性。

▲AfsR作为一种SARP家族转录激活因子的结构和功能

（图片来源：研究团队）

综上，本研究揭示了AfsR作为一种SARP家族转录激活因子的结构和功能，为深入研究抗生素生物合成提供了新的思路。此外，本研究还发现了AfsR的NOD和TPR结构域对其转录激活作用的调控作用，为研究其他多结构域SARP家族蛋白的调控机制提供了新的参考。

上海交通大学生命科学技术学院博士生王逸群为论文第一，上海交通大学生命科学技术学院郑舰艇副教授为该论文通讯。该项目得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金的资助。感谢上海交通大学分析测试中心电镜中心和质谱平台的技术支撑。

参考资料：

[1]Wang Y, Yang X, Yu F, Deng Z, Lin S, Zheng J (2024) Structural and functional characterization of AfsR, an SARP family transcriptional activator of antibiotic biosynthesis in Streptomyces. PLoS Biol 22(3): e3002528. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3002528

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生活常识 11.22

探秘质子治疗：卓越疗效与罕见病例的科普解析

果优于其他治疗手段）眼鼻咽部、耳鼻喉、口腔癌、乳腺癌、结直肠癌、前列腺癌、子宫颈癌、肺癌、甲状腺癌和胃癌的治疗患者等。研究表明，质子治疗对眼部、头部、神经系统的肿瘤具有较高的疗效。同时，质量子治疗还可以用于乳腺癌、结直肠癌、前列腺癌等多种癌症的治疗，展现出广阔的应用前景。

生活常识 11.22

南京男子误食过多花生后被紧急送往医院

李先生听说花生可以增强记忆力，有效降低心脏病、癌症、糖尿病等疾病风险，特意前往乡间采购。回家后出现了腹胀腹痛等症状，经诊断是急性胰腺炎，并且病情十分危急。秦海东主任立即协调EICU床位，为挽救李先生的生命健康开启了“绿色通道”。经过医护人员的通力协作，李先生最终成功康复。

生活常识 11.22

怀九胞胎当事人为保孕妇安，丈夫发声呼吁平安分娩

25岁南昌女子怀上9胞胎引关注，待第二次减胎手术。据此前报道，该女子曾因身体状况不佳受挫，此次计划减胎四个胎儿。

生活常识 11.22

中国角成功举办 COP29 青年行动世界未来主题边会

团青年们积极响应联合国气候变化框架公约关于青年行动"世界未来"的主题，首次以"穿越南极出征"的方式，向全球传递了他们对地球未来的美好愿景与坚定决心。在这个过程中，各国部长就应对气候变化的策略、国际合作与青少年的责任等问题进行了深入交流，并共同承诺致力于推动人类走向更美好的未来。

生活常识 11.22

几十年的秘密被揭示：科学家最新发现自来水中隐藏的化学物质具有毒性

告被广泛应用于自来水消毒。然而，研究人员最近发现，这种已被忽视的消毒副产物氯硝酰胺阴离子对人类健康构成潜在威胁。氯硝酰胺阴离子是一种尚未被纳入监管范围、部分水样检测含量远超规定上限的化学物质。尽管其是否会对人体造成伤害仍不得而知，但科学家已经指出，研究该物质在饮用水中的潜在影响迫在眉睫。这项新研究揭示了氯硝酰胺阴离子早在上世纪初就已经出现，并且逐渐进入公众供水系统。这意味着，一旦这些水分进入了人们的饮用水中，他们就可能会面临潜在的危害。因此，科学家建议人们正确理解经过消毒的清洁饮用水带来的好处，并注意可能存在的危险。以上信息源于腾讯混元大模型。

生活常识 11.22