［本站讯］近日，山东大学微生物改造技术全国重点实验室CRISPR与古菌生物学团队申玉龙教授课题组在国际期刊Nucleic Acids Research上发表题为“Successive waves of transcriptional repression and de-repression license cell cycle progression in an archaeon”的研究论文。该研究系统揭示了嗜热嗜酸古菌冰岛硫化叶菌（Saccharolobus islandicus）中三种RHH家族转录因子aCcr1、aCcr2和aCcr3协同调控细胞周期进程的分子机制，并提出了“磷酸化辅助的制动点模型”，为理解古菌乃至真核生物细胞周期调控的进化提供了新视角。该论文的第一作者为山东大学博士后杨云峰，通讯作者为申玉龙教授。本论文是申玉龙课题组与法国巴斯德研究所Mart Krupovic教授实验室合作完成的另一项重要成果。博士生梁世宽以及耿子鑫也对该工作做出重要贡献。
细胞周期的精确调控是生命体正常生长与分裂的核心。尽管硫化叶菌目古菌（Sulfolobales）具有类似真核细胞的细胞周期，但其缺乏细胞周期蛋白以及依赖性激酶，调控机制长期未被阐明。本研究发现，aCcr1、aCcr2和aCcr3作为转录抑制因子，通过识别相似的启动子序列，但凭借不同的表达时期与DNA结合亲和力，分别调控M/G1和G1/S等关键阶段的基因表达。尤为重要的是，研究还发现周期性表达的激酶aCcrK能够磷酸化aCcr2，削弱其DNA结合能力，从而在特定阶段“解除”对细胞周期关键基因的抑制，推动细胞周期顺利推进。
研究进一步通过转录组学、ChIP-seq、EMSA及体外磷酸化实验，系统鉴定了三类aCcr蛋白的调控网络，发现它们共同调控细胞分裂、染色体分离、DNA复制与修复等多个关键生物学过程。基于这些发现，作者提出了古菌细胞周期调控的“制动点”模型（图一），即硫化叶菌细胞周期主要通过阶段特异性的转录抑制与去抑制实现精准控制，而不是依赖于真核生物典型的周期蛋白/CDK的激活。
硫化叶菌aCcr1、aCcr2、aCcr3以及激酶aCcrK磷酸化介导细胞周期调控模型
山东大学微生物改造技术全国重点实验室申玉龙课题组长期致力于古菌生物学及其合成生物学应用基础等前沿研究。本研究得到了国家自然科学基金、中国博士后科学基金、山东省博士后创新项目及山东大学微生物改造技术全国重点实验室开放课题的资助。
