Biochemical and genetic studies of a histidine regulatory mutant of Streptomyces coelicolor A3 (2)
- 作者
- VLASTA DERKOS-SOJAK, JASENKA PIGAC, V. DELIĆ
- 单位
- Biochemistry Department, Research Institute PLIVA, Pharmaceutical, Chemical, Food and Cosmetic Industry, I. L. Ribara 89, 41001 Zagreb, Yugoslavia
- 杂志
- Journal of Basic Microbiology（1985）
- DOI
- 10.1002/jobm.3620250802
- 所属领域
- 代谢工程
- 关键词
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解决的核心问题
天蓝色链霉菌Streptomyces coelicolor A3(2)组氨酸调控突变体RF59中组氨酸生物合成途径的调控机制，以及该调控突变在染色体上的定位。
研究策略
测定部分纯化粗酶提取物中三个组氨酸生物合成酶（PR-ATP-pyrophosphorylase、IGP-dehydrase、Hol-dehydrogenase）的比活并比较突变体与野生型；通过原生质体融合进行遗传杂交，分析单倍体重组子以定位RF59突变。
核心内容
该研究以天蓝色链霉菌A3(2)为对象，系统考察了组氨酸调控突变体RF59中组氨酸生物合成途径的调控机制及突变位点。通过测定部分纯化粗酶提取物中三种组氨酸生物合成酶的比活，并与野生型比较，发现突变体RF59中PR-ATP-pyrophosphorylase、IGP-dehydrase和Hol-dehydrogenase的比活分别为野生型的2.9倍、4.9倍和4.7倍，表明组氨酸操纵子基因发生了去阻遏。然而，两种菌株的PR-ATP-pyrophosphorylase均被10⁻² M L-组氨酸完全抑制，10⁻³ M时抑制55–60%，10⁻⁴ M时抑制22–35%，说明反馈抑制机制未受突变影响。突变体在培养液中积累3.5 g/L L-组氨酸。通过原生质体融合进行遗传杂交，将RF59突变定位在argA1和cysD18之间，靠近argA1，远离his结构基因。这些结果表明，RF59是一个组氨酸调控突变体，其操纵子基因去阻遏但反馈抑制完整，调控位点位于his操纵子之外，提示存在一个反式作用因子参与组氨酸生物合成途径的阻遏调控，为理解链霉菌中氨基酸生物合成的层级调控提供了重要线索。
创新点
首次在天蓝色链霉菌中表征组氨酸调控突变体RF59，证明其组氨酸操纵子基因去阻遏而反馈抑制不受影响，并将调控突变定位在his操纵子之外的argA1和cysD18之间。
研究对象（4）
| 底盘细胞 | 代谢通路 | 基因 | 蛋白 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| Streptomyces coelicolor A3(2) | histidine biosynthesis | hisH | PR-ATP-pyrophosphorylase | 催化 | 组氨酸途径的第一个酶，受L-组氨酸变构抑制；在突变体RF59中比活为野生型的2.9倍 |
| Streptomyces coelicolor A3(2) | histidine biosynthesis | hisB | IGP-dehydrase（D-erythroimidazoleglycerol phosphate dehydrase） | 催化 | 组氨酸操纵子基因hisB编码，突变体中比活为野生型的4.9倍 |
| Streptomyces coelicolor A3(2) | histidine biosynthesis | hisA | Histidinol-dehydrogenase | 催化 | 组氨酸操纵子基因hisA编码，突变体中比活为野生型的4.7倍 |
| Streptomyces coelicolor A3(2) | histidine biosynthesis | RF59 regulatory mutation | — | 调控 | 组氨酸调控突变，赋予TRA抗性，定位于argA1和cysD18之间，导致组氨酸操纵子基因去阻遏 |
关键发现
- 突变体RF59中PR-ATP-pyrophosphorylase比活为野生型的2.9倍，IGP-dehydrase为4.9倍，Hol-dehydrogenase为4.7倍
- 两种菌株的PR-ATP-pyrophosphorylase均被10^-2 M L-组氨酸完全抑制，10^-3 M时抑制55-60%，10^-4 M时抑制22-35%，反馈抑制未受突变影响
- RF59在培养液中积累3.5 g/L L-组氨酸
- RF59突变定位于argA1和cysD18之间，接近argA1。
研究结论
RF59是一个组氨酸调控突变体，其组氨酸操纵子基因发生去阻遏，但反馈抑制机制仍然完整；调控突变位于远离his结构基因的位置，暗示存在一个反式作用因子参与组氨酸生物合成途径的阻遏调控。