《Synthetic and Systems Biotechnology》：A novel TetR-type repressor directly modulates precursor supply and utilization for erythromycin biosynthesis
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本研究针对放线菌抗生素生物合成调控机制不明确的科学问题，以红霉素工业生产菌株Saccharopolyspora erythraea为研究对象，揭示了TetR家族转录调控因子SACE_1906通过直接抑制红霉素生物合成基因簇（ery cluster）和丙酰辅酶A羧化酶基因（SACE_3398/SACE_3400/SACE_6509），双重调控前体物质丙酰辅酶A（propionyl-CoA）和甲基丙二酰辅酶A（methylmalonyl-CoA）代谢平衡的新机制。研究发现乙醛（acetaldehyde）作为效应分子可解除SACE_1906对其靶标基因的转录抑制，该成果发表于《Synthetic and Systems Biotechnology》，为放线菌次级代谢调控网络提供了新的理论依据。
放线菌作为重要的药用微生物资源，能够产生包括红霉素在内的多种临床必需抗生素。然而，其生物合成过程受到复杂转录调控网络的精密控制，其中TetR家族转录调控因子（TetR family regulators, TFRs）作为关键调控元件，通过感应小分子信号物质来调控抗生素合成基因的表达。在红霉素工业生产菌株Saccharopolyspora erythraea中，虽然前期研究发现转录调控因子SACE_1906对红霉素产量具有负调控作用，但其具体分子机制及信号感应途径仍不明确。
为解析这一科学问题，研究团队通过多学科技术手段系统揭示了SACE_1906的新型调控机制。研究人员采用分子生物学和生物化学方法，包括逆转录定量PCR（reverse transcription-quantitative PCR, RT-qPCR）、电泳迁移率变动分析（electrophoretic mobility shift assay, EMSA）、DNase I足迹分析（DNase I footprinting assay）、绿色荧光蛋白报告系统（eGFP reporter system）和高效液相色谱（HPLC）等技术，以S. erythraea A226野生型菌株及其SACE_1906基因敲除菌株（ΔSACE_1906）为研究对象，开展了系列实验。
研究结果揭示：
3.1. SACE_1906对自身及相邻基因的转录抑制
通过RT-qPCR发现ΔSACE_1906菌株中SACE_1906转录本显著增加57.8-77.0倍，EMSA实验证实SACE_1906蛋白特异性结合SACE_1905-1906基因间隔区（SACE_1905-1906-int）。eGFP报告系统进一步验证SACE_1906通过结合SACE_1905启动子（P1905）抑制其转录。
3.2. SACE_1906直接抑制红霉素生物合成基因簇
转录分析显示ΔSACE_1906中ery基因簇成员（eryAI、ermE、eryBI等）表达量显著上调。EMSA证明SACE_1906直接结合这些基因的启动子区域，表明其通过直接转录抑制调控红霉素生物合成。
3.3. SACE_1906结合位点鉴定
DNase I足迹实验发现两个相同保守序列（5′-CACCGGTCGGTATA-3′）为SACE_1906结合必需位点。定点突变实验证实该 motif 对蛋白-DNA相互作用的关键性。
3.4. SACE_1906调控红霉素前体水平
HPLC检测显示ΔSACE_1906菌株丙酰辅酶A含量降低56.0%，甲基丙二酰辅酶A增加17.7%，表明SACE_1906通过调控前体代谢影响红霉素合成。
3.5. SACE_1906抑制丙酰辅酶A羧化过程
RT-qPCR发现ΔSACE_1906中丙酰辅酶A羧化酶基因（SACE_3398、SACE_3400、SACE_6509）表达上调2.0-2.3倍。EMSA证实SACE_1906直接抑制这些基因转录，调控前体转化效率。
3.6. 乙醛作为SACE_1906效应分子
添加乙醛可剂量依赖性解除SACE_1906对SACE_1905的转录抑制，EMSA和报告基因实验均证实乙醛特异性减弱SACE_1906-DNA结合能力，而乙醇无此效应。
研究结论表明，SACE_1906通过双重调控机制协调红霉素生物合成：一方面直接抑制ery基因簇转录，另一方面通过调控前体代谢通路影响底物供给。乙醛作为效应分子介导这一调控过程，形成精密反馈机制。该研究首次揭示了TetR家族调控因子通过整合前体供给与生物合成途径的调控新模式，为放线菌次级代谢工程提供了新靶点，拓展了小分子介导的抗生素生物合成调控理论。
