近日，上海交大微生物代謝國家重點實驗室徐俊課題組聯合系統生物醫學研究院達林泰團隊在國際權威期刊《Nucleic Acids Research》在線發表題為“High hydrostatic pressure promotes gene transcription via a cystathionine-β-synthase domain containing protein in the hyperthermophilic archaeon Pyrococcus yayanosii”的研究論文。該研究綜合運用遺傳、生化和計算的方法闡明了深海來源超嗜熱嗜壓古菌（P. yayanosii）中新型轉錄調控蛋白HhpR在高靜水壓下激活基因表達的分子機製🤾🏻‍♂️。EON体育4平台博士研究生李聰和系統生物醫學研究院博士研究生李思遠為論文共同第一作者🤘🏽，徐俊教授和達林泰研究員為共同通訊作者♔🪭。

深海環境的高靜水壓是深海微生物進化的關鍵驅動因素，但當前對於微生物如何適應高靜水壓力的理解仍然有限。高靜水壓對細胞的許多生理活動產生顯著影響🫸🏽，在引發的系列應激反應中伴隨有基因表達的復雜調控。胱硫醚β-合酶（CBS）結構域廣泛存在於生命三域系統中，僅由CBS結構域組成的蛋白質的生物學功能尚未被解析🙋🏻‍♂️。這項研究發現了超嗜熱嗜壓古菌中僅由四個CBS結構域組成的HhpR為轉錄激活蛋白。HhpR與位於古菌啟動子保守的TATA-box上遊的UAS（Upstream Activation Site）基序特異性結合，在高靜水壓條件（52 MPa）下激活基因的表達7️⃣。通過分子對接和體外EMSA實驗，揭示了HhpR與DNA的核心結合位點。分子動力學模擬發現HhpR主要通過K67-D69的環型結構以及氨基酸位點184-229的莖環區域（稱為Arm）與啟動子相互作用。針對模擬結果對HhpR進行體內和體外突變實驗，表明Arm區域對於HhpR的壓力誘導轉錄激活功能起著至關重要的作用。通過進一步分析確定了Arm區域中S192是決定HhpR在高靜水壓條件下構象變化的關鍵位點。此外，該研究發現HhpR同源蛋白在熱球菌中廣泛分布，暗示這一類蛋白作為通用轉錄激活因子在調控超嗜熱古菌基因表達過程中發揮普遍作用。

圖1. 超嗜熱嗜壓古菌P. yayanosii的調控蛋白HhpR中Arm區在不同靜水壓下的變構影響其轉錄激活活性

論文鏈接🧎🏻‍♂️‍➡️：

https://academic.oup.com/nar/article/53/1/gkae1289/7944729