操縱子是指啟動(dòng)基因、操縱基因和一系列緊密連鎖的結構基因的總稱(chēng)和轉錄功能單位。其全部基因均排列在一起，且其中的若干個(gè)結構基因可通過(guò)轉錄形成一條多順?lè )醋觤RNA。操縱子已被認為是原核生物基因組結構和調控的主要特征之一。與原核生物相反，真核生物的蛋白質(zhì)編碼基因是受獨立調控并轉錄成單順?lè )醋觤RNA的。然而隨著(zhù)生物學(xué)研究的深入，人們在秀麗隱桿線(xiàn)蟲(chóng)等幾種動(dòng)物和馬鈴薯中發(fā)現了含有蛋白質(zhì)編碼基因的操縱子。那么真菌作為系統學(xué)上真核生物的一個(gè)獨立的界是否存在此類(lèi)操縱子呢？
利用生物信息學(xué)、分子生物學(xué)和化學(xué)手段，中國科學(xué)院微生物研究所研究員劉杏忠課題組與德克薩斯大學(xué)休斯頓健康科學(xué)中心教授安志強課題組合作研究發(fā)現在子囊真菌Glarea lozoyensis中存在著(zhù)參與次級代謝的操縱子。通過(guò)DNA和cDNA序列的比對發(fā)現在Glarea lozoyensis中存在一個(gè)特殊的基因結構，它由1個(gè)聚酮合酶基因（glpks3）和1個(gè)非核糖體多肽合成酶基因（glnrps7）構成。這兩個(gè)基因在同一個(gè)啟動(dòng)子的控制下可以共轉錄為一條雙順?lè )醋觤RNA，而此mRNA則進(jìn)一步翻譯為2個(gè)蛋白質(zhì)GLPKS3和GLNRPS7。glpks3/glnrps7在構巢曲霉中的異源表達試驗表明GLPKS3/GLNRPS7酶復合體負責一個(gè)新的tetramicacid類(lèi)化合物——xenolozoyenone的合成。盡管glpks3/glnrps7操縱子的結構與原核操縱子類(lèi)似，但該操縱子起源于真菌，并不是經(jīng)由水平轉移從原核生物中獲得的。他們還對Glarea lozoyensis中的另外2個(gè)類(lèi)似操縱子結構在轉錄水平上進(jìn)行了驗證。另外，他們根據構巢曲霉、Glomerella graminicola 和Drechslerella stenobrocha 的基因組與轉錄組數據對類(lèi)似操縱子結構進(jìn)行了預測，發(fā)現類(lèi)似操縱子結構在真菌中較為普遍。研究結果不僅為真菌次級代謝產(chǎn)物編碼基因的起源與進(jìn)化研究提供了新的依據和途徑，而且有利于進(jìn)一步全面深入地認識和理解真菌乃至真核生物基因的轉錄調控模式，在真菌聚酮化合物研究方面也具有重要的理論和實(shí)踐意義。
該項研究成果發(fā)表于微生物學(xué)國際期刊mBio。劉杏忠課題組與安志強課題組共同培養的博士后岳群、博士研究生陳里及安志強課題組的博士后李彥為論文的共同第一作者，劉杏忠和安志強為共同通訊作者。研究得到了國家自然科學(xué)基金項目和德克薩斯大學(xué)基金項目的資助。
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