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核苷酸结合与寡聚化结构域样受体（NLRs）是广泛存在于生命不同类群中、调控先天免疫的保守性分子开关。尽管NLRs最为人熟知的功能是参与免疫调控，但细菌中的NLR相关蛋白同样参与调控非免疫过程。在链霉菌属中，全球性转录调控因子AfsR采用NLR型结构域架构来控制抗生素的产生。本研究鉴定出AfsR核苷酸结合与寡聚化结构域中的一个保守组氨酸-天冬氨酸基序，该基序充当通用的NLR激活开关。对该基序进行定点突变可使AfsR脱离其天然上游信号的调控，将其锁定在组成性、自激活的“开启”状态。通过整合转录组学、ChIP-seq和体外DNA结合实验，我们证明，AfsR的自激活通过增强其对启动子的亲和力，扩大了其调控范围；该过程不仅直接调控其经典靶基因afsS，还揭示wblH是AfsR调控子的新成员。非靶向代谢组学进一步表明，自激活型AfsR能够驱动特化代谢的系统性重编程，提高已知抗生素的产量，并唤醒天蓝色链霉菌（Streptomyces coelicolor）和紫杉醇链霉菌（Streptomyces peucetius）中沉默的生物合成基因簇。此外，系统发育基因组学分析显示，放线菌类群编码多种AfsR样调控因子，但它们在生物合成基因簇调控中的功能尚未明确，这提示其中存在一个规模可观、尚待探索的调控多样性资源库，有望用于拓展天然产物的发现。综上所述，本研究为理解NLRs的功能多样性提供了基础性认识，并建立了对这类调控因子进行理性工程化改造的框架，从而释放尚未开发的微生物化学多样性。
核苷酸结合和寡聚化结构域样受体（NLRs）是调控不同生命域中先天免疫的保守分子开关。尽管NLRs最为人所知的功能在于免疫调控，但细菌中的NLR相关蛋白同样参与调控非免疫过程。在链霉菌属中，全球性转录调控因子AfsR采用NLR型结构来控制抗生素的产生。在本研究中，我们鉴定出AfsR核苷酸结合和寡聚化结构域内一个保守的组氨酸-天冬氨酸基序，该基序充当一种普适性的NLR激活开关。对该基序进行定点突变可使AfsR脱离天然上游信号的调控，将其锁定在组成型、自激活的“开启”状态。通过整合转录组学、ChIP-seq和体外DNA结合实验，我们证明，AfsR的自激活通过增强其对启动子的亲和力，扩大了其调控范围；该过程不仅直接调控其经典靶基因afsS，还发现wblH是AfsR调控子组的另一个成员。非靶向代谢组学进一步表明，自激活的AfsR可驱动专化代谢的系统性重编程，促进已知抗生素的产生，并唤醒天蓝色链霉菌（Streptomyces coelicolor）和多柔比星链霉菌（Streptomyces peucetius）中沉默的生物合成基因簇。此外，系统发育基因组学分析揭示，放线菌门编码多种AfsR样调控因子，而它们在生物合成基因簇调控中的作用尚未明确，这表明其中蕴藏着大量尚未探索的调控多样性资源，有望用于拓展天然产物的发现。总体而言，本研究为理解NLRs的功能多样性提供了基础性认识，并为理性改造此类调控因子、释放微生物中尚未开发的化学多样性提供了框架。
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.02.748808v1?rss=1
🏷️ NLR型调控因子 AfsR转录调控 链霉菌抗生素生物合成 特化代谢重编程 沉默生物合成基因簇 天然产物发现