近日，山东大学微生物技术国家重点实验室申玉龙教授课题组在mBio杂志上在线发表了题为“The FHA domain protein ArnA functions as a global DNA damage response repressor inthe hyperthermophilic archaeon Saccharolobus islandicus”的研究论文。微生物技术国家重点实验室硕士生姜志超为第一作者，黄奇洪助理研究员和申玉龙教授为共同通讯作者，微生物技术国家重点实验室为第一完成单位。

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，在各种极端环境中占据了重要的生态位。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。目前对古菌的DNA损伤应答机制研究较少，近些年在超嗜热古菌硫化叶菌中初步提出了以Orc1-2为中心的DNA损伤应答转录调控网络，然而其中具体的调控机制还有很多未知。

本研究聚焦了蛋白翻译后修饰——蛋白磷酸化在硫化叶菌中DNA损伤应答中的功能。前期课题组通过磷酸化蛋白组学分析，发现了多个响应DNA损伤的差异磷酸化的靶蛋白。本文对其中两个高度磷酸化的蛋白ArnB和ArnE及其可识别磷酸化位点的共同互作蛋白ArnA进行遗传学分析表明，ArnA、ArnB是负调控因子，ArnE是正调控因子；DNA损伤产生后ArnA-ArnB互作减弱，而ArnA-ArnE互作增强。体外生化研究显示磷酸化可以促进ArnA-ArnB的互作，且二者同时存在可以结合基因的启动子区域。最后通过转录组分析发现，ArnA可以抑制多个DNA损伤应答基因的转录，但不影响Orc1-2的调控网络。综上，该研究揭示了硫化叶菌蛋白磷酸化在DNA损伤应答中的一种作用机制，即磷酸化水平改变转录因子间的相互作用，进而调控DNA损伤应答基因的转录。本研究为蛋白翻译后修饰参与极端微生物的环境适应性提供了重要参考。

上述研究成果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等项目的资助。

硫化叶菌DNA损伤应答的调控网络模型图

文章链接：https://journals.asm.org/doi/10.1128/mbio.00942-23