近日，EON体育4平台微生物代謝全國重點實驗室鄭艦艇課題組在《Nucleic Acids Research》上發表題為“Structural basis of Streptomyces ECF σShbA factors transcribing principal σHrdB genes”的研究論文。該研究闡明了鏈黴菌ECF σ因子σShbA識別持家σ因子基因（hrdB）啟動子的分子機製，揭示了σShbA通過獨特的結構特征調控轉錄起始♨️。EON体育4平台博士研究生劉桂揚為第一作者，鄭艦艇長聘副教授為通訊作者🪀。

圖1. σShbA-RPo的冷凍電鏡結構

細菌RNA聚合酶（RNAP）全酶由核心酶和σ因子組成，其中σ因子負責識別啟動子序列並起始轉錄👩🏼‍🌾。持家σ因子（如大腸桿菌σ70或鏈黴菌σHrdB）負責轉錄維持細胞存活所必需的管家基因🦗，而其自身基因的轉錄通常由包含持家σ因子的RNAP全酶完成。然而，在模式菌株天藍色鏈黴菌（Streptomyces coelicolor）和灰色鏈黴菌（Streptomyces griseus）中🏋🏼‍♀️，持家σ因子基因hrdB的轉錄主要由一種胞外功能（ECF）σ因子σShbA調控，分子機製尚不明確。

研究表明σShbA-RNAP在體外能夠轉錄hrdBp1和shbAp1啟動子。冷凍電鏡分別解析了σShbA-RNAP全酶與hrdBp1和shbAp1形成的轉錄開放復合物（RPo）。結構分析表明，σShbA通過其σR2結構域特異性識別啟動子的-10區（CGATGA），並形成12 bp的轉錄泡。σShbA的σR4結構域在復合物中呈現高度柔性，且其缺失對轉錄活性無顯著影響😉，表明σShbA的轉錄起始主要依賴σR2。

研究分析了NCBI數據庫中所有鏈黴菌參考基因組，發現σShbA及其調控的hrdB基因在蛋白序列、基因組鄰域和啟動子保守基序上高度相似🚖。hrdB啟動子區域具有CGTAAC-N16-CGATGA基列👨🏼‍💻，而σShbA自身基因的啟動子含有CTGCTC-N16-CGCATC基序🤙🏽。兩者均包含保守的C-12G-11基序，體外轉錄表明-12和-11 位堿基的突變降低σShbA的轉錄效率。

圖2. 鏈黴菌hrdBp1和shbA p1啟動子的保守基序

本文結合了結構生物學、生物化學及生物信息學等手段，揭示σShbA調控轉錄起始的機製與已知的σ因子家族成員（如σ70🧜🏽‍♀️、σH和σI等）顯著不同🧊，拓展了對細菌轉錄調控多樣性的理解🙎，為通過σ因子工程構建鏈黴菌高產菌株奠定了基礎。

本項目得到了國家重點研發計劃和國家自然科學基金的資助🫔。感謝EON体育4分析測試中心和國家蛋白質科學中心（上海）的技術支持。                                   

論文鏈接👋🏻👩‍⚕️：https://doi.org/10.1093/nar/gkaf339