近日，山东大学微生物技术国家重点实验室（研究院）CRISPR及古菌生物学团队申玉龙教授课题组在硫化叶菌细胞周期调控和遗传信息传递方面的研究获得新进展，在Nucleic Acids Research（IF, 19.16）上发表了题为“A novel RHH family transcription factor aCcr1 and its viral homologs dictate cell cycle progression in archaea”的研究论文，微生物技术国家重点实验室博士生杨云峰为第一作者，申玉龙教授和法国巴斯德研究所博士后刘军峰为共同通讯作者，山东大学微生物技术国家重点实验室为第一完成单位和通讯作者单位。

古菌属于原核生物，是独立于细菌和真核生物的生命第三域。古菌的细胞形态、能量代谢、基因组结构等特征与细菌相似，但是其遗传信息加工和传递系统与真核生物有共同的起源。近年来发现TACK超门古菌（含硫化叶菌）和阿斯加德古菌具有较多类真核生物特征，提出真核生物起源于阿斯加德古菌或类似古菌的学说。课题组对模式古菌冰岛硫化叶菌细胞周期的转录调节和KEOPS蛋白复合体的组成和功能开展了系统研究。

通过作者建立的细胞周期同步化技术和转录组分析，首次获得完整的冰岛硫化叶菌细胞周期的转录谱，并从中发现一个具有明显周期性转录变化的转录因子（aCcr1）。作者证明accr1是必需基因，通过超表达菌株的转录组分析、ChIP-seq和EMSA实验鉴定出aCcr1的结合基序(aCcr1-box)。发现包含aCcr1-box的硫化叶菌细胞分裂蛋白基因cdvA的转录受aCcr1的抑制，从而影响细胞分裂和细胞周期。这是第一次从泉古菌中鉴定到调节细胞分裂和细胞周期的转录因子。有意思的是，作者发现accr1同源基因不仅仅分布于硫化叶菌目古菌的基因组上，也广泛分布在这些古菌的病毒基因组中。硫化叶菌虽然具有跟真核细胞类似的细胞周期（G1,S,G2,M)，但是缺乏像真核细胞那样的cyclin/cdk复合物来调控细胞周期，在进化早期古菌很可能采取了更为简单的转录因子调控细胞周期的模式。此外，很可能在漫长的古菌及其病毒进化中，通过水平基因转移，病毒获取了宿主这一关键的调控细胞周期（分裂）的基因，抑制细胞分裂，但是不抑制DNA复制，这样病毒就能够一直利用宿主的复制机器来进行自己的增殖。本研究结果不论是对于古菌和真核生物的进化起源还是病毒与宿主的互作都提供了非常重要的见解。

The gene accr1 is cyclically transcribed

Overexpression of aCcr1 leads to remarkable cell enlargement

此外，课题组对古菌和真核生物中高度保守的多亚基复合体KEOPS进行系统研究，发现与真核生物KEOPS复合物类似，硫化叶菌的KEOPS同样由5个亚基组成，且在体内也具有多种功能，这些研究结果为真核生物的古菌起源假说提供新的证据。该成果近期发表在中科院新刊mLife上。

申玉龙教授团队长期从事极端嗜热古菌DNA损伤响应与DNA修复、细胞分裂、细胞周期以及极端微生物酶和资源等方面的研究。近年来研究成果先后发表在包括PNAS、Nucleic Aicds Res.,The ISME J., Molecular Microbiology,J. Mol. Biol., J. Biol. Chem., DNA Repair, J. Bacteriol.等国际学术期刊。本研究得到了国家自然科学基金、科技部重点研发计划、山东大学青年学者未来计划、微生物技术国家重点实验创新群体基金等项目的资助。

文章链接：

https://doi.org/10.1093/nar/gkad006；https://doi.org/10.1002/mlf2.12051。