操縱子是指啟動(dòng)基因、操縱基因和一系列緊密連鎖的結(jié)構(gòu)基因的總稱和轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)基因可通過轉(zhuǎn)錄形成一條多順反子mRNA。操縱子已被認(rèn)為是原核生物基因組結(jié)構(gòu)和調(diào)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(dú)立調(diào)控并轉(zhuǎn)錄成單順反子mRNA的。然而隨著生物學(xué)研究的深入，人們在秀麗隱桿線蟲等幾種動(dòng)物和馬鈴薯中發(fā)現(xiàn)了含有蛋白質(zhì)編碼基因的操縱子。那么真菌作為系統(tǒng)學(xué)上真核生物的一個(gè)獨(dú)立的界是否存在此類操縱子呢？
利用生物信息學(xué)、分子生物學(xué)和化學(xué)手段，*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(qiáng)課題組合作研究發(fā)現(xiàn)在子囊真菌Glarea lozoyensis中存在著參與次級(jí)代謝的操縱子。通過DNA和cDNA序列的比對(duì)發(fā)現(xiàn)在Glarea lozoyensis中存在一個(gè)特殊的基因結(jié)構(gòu)，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(gòu)成。這兩個(gè)基因在同一個(gè)啟動(dòng)子的控制下可以共轉(zhuǎn)錄為一條雙順反子mRNA，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(gòu)巢曲霉中的異源表達(dá)試驗(yàn)表明GLPKS3/GLNRPS7酶復(fù)合體負(fù)責(zé)一個(gè)新的tetramicacid類化合物——xenolozoyenone的合成。盡管glpks3/glnrps7操縱子的結(jié)構(gòu)與原核操縱子類似，但該操縱子起源于真菌，并不是經(jīng)由水平轉(zhuǎn)移從原核生物中獲得的。他們還對(duì)Glarea lozoyensis中的另外2個(gè)類似操縱子結(jié)構(gòu)在轉(zhuǎn)錄水平上進(jìn)行了驗(yàn)證。另外，他們根據(jù)構(gòu)巢曲霉、Glomerella graminicola 和Drechslerella stenobrocha 的基因組與轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)對(duì)類似操縱子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了預(yù)測，發(fā)現(xiàn)類似操縱子結(jié)構(gòu)在真菌中較為普遍。研究結(jié)果不僅為真菌次級(jí)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(jù)和途徑，而且有利于進(jìn)一步全面深入地認(rèn)識(shí)和理解真菌乃至真核生物基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)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(xiàng)研究成果發(fā)表于微生物學(xué)期刊mBio。劉杏忠課題組與安志強(qiáng)課題組共同培養(yǎng)的博士后岳群、博士研究生陳里及安志強(qiáng)課題組的博士后李彥為論文的共同*作者，劉杏忠和安志強(qiáng)為共同通訊作者。研究得到了國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目和德克薩斯大學(xué)基金項(xiàng)目的資助。
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