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天蓝色链霉菌(Streptomyces coelicolor)属于革兰氏阳性细菌,由于具有复杂的形态发育和生理分化过程,同时能产生丰富的次生代谢产物,其基因组已于2002年测序完成。链霉菌作为一种典型的土壤细菌,在生长和生理代谢中常常需要面对不同的生长环境和生存压力,长期进化形成了一套完整的形态分化和代谢调控机制。基质菌丝可分化形成孢子来进行繁殖传播和抵御不良生存环境。σ因子是一类起始基因转录过程的调节因子,从结构上可以分为σ70和σ54,而从功能上可以分为管家σ因子和不同类型的可变σ因子。SigK是属于σ70家族的与SigB类似的第三类可变σ因子,是一个形态发育和次生代谢的负调控因子。SigK能够在体外起始ctc启动子的转录确认了其为一个真正的σ因子。我们用in-frame-deletion的策略利用同源双交换的方式获得了sigK的缺失株,并用Southern blot的方法对其进行验证。sigK缺失株的气生菌丝发生和孢子发育都提前,抗生素Act和Red产生时间提前并且产量提高,而高表达sigK能延迟分化。基因表达分析表明SigK能够负调控气生菌丝分化指示基因chpE和chpH以及Act和Red合成基因簇转录激活因子基因actll-orf4和redD。这些结果表明SigK是链霉菌分化的负调控因子。
本文对SigK的调控进行了研究,在ermEp*启动子下表达SigK-EGFP融合蛋白,发现在SigK-EGFP会发生两次独立的断裂形成4种小的蛋白片段,同时SigK蛋白随着形态发育的进行不断被降解,在发育到气生菌丝后就降低到检测水平之下,在SigK-EGFP前端引入FLAG标签后观察到类似的动力学过程。我们认为SigK的这种随着形态发育不断降解的过程移除了其对形态发育的负调控作用,当其蛋白水平降低到某个水平,气生菌丝开始形成,形态分化得以进行。