人与人之间可以通过语言、表情和动作进行交流。细菌之间也能交流通讯，实现细菌的“社会性”行为，完成它们的共同目标。交流通讯包括生物被膜、生物发光、运动性、营养代谢、毒力调节和环境适应等。这种菌群交流通讯的机制称为群体感应（Quorum sensing, QS）系统。在海洋弧菌中存在复杂的群体感应系统，介导进行细菌种内和种间、细菌-藻类、细菌-动物宿主等多种信号交流机制，最终通过TetR家族（转录调节子家族）的中枢调控元件LuxR（V. harveyi，哈维氏弧菌）蛋白同步控制下游多达600多个QS基因的表达，产生菌群行为。人们对LuxR蛋白同时调控诸多基因表达的机制一直不清楚。
我实验室海洋生命过程与生物资源利用创新团队通过多种高通量测序技术，系统鉴定了鱼类病原菌溶藻弧菌受LuxR调控的基因，发现LuxR蛋白识别并结合具有回文对称性和半回文对称性的DNA片段。受LuxR激活或抑制基因的启动子在结合位点的序列、数量及分布模式方面有显著不同特征。该研究首次解析了LuxR-DNA复合物结构，发现了螺旋-转角-螺旋结构域介导的互作，LuxR的N-末端结构域与结合位点两端的小沟互作，揭示了LuxR与激活型和抑制型DNA不同的结合机制（图1），阐明了弧菌能实现交流通讯、产生群体行为的分子基础，为设计QS抑制剂以及针对海洋鱼类的新型病害防控策略的研究打下良好基础。
图1. 在海洋鱼类病原溶藻弧菌中，LuxR与actDNA和repDNA的相互作用模型，以及控制群体感应基因表达的结合模式。
研究成果于2021年4月在期刊Nucleic Acids Research （IF=11.501，2021年中国科学院SCI二区TOP）上发表，题目为：“Binding site profiles and N-terminal minor groove interactions of the master quorum-sensing regulator LuxR enable flexible control of gene activation and repression”。团队核心成员华东理工大学张元兴教授为文章的合作作者。
该研究得到了国家自然科学基金、现代农业产业技术体系和国家重点研发计划、南方海洋实验室创新团队建设科研经费等的支持。
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