对Magnetospirillum gryphiswaldense初始生长阶段中IrrB调控铁稳态的深入转录组学和ChIP-seq分析

《World Journal of Microbiology and Biotechnology》：In-depth transcriptomic and ChIP-seq analyses on IrrB regulation of iron homeostasis during initial life phase of Magnetospirillum gryphiswaldense

铁代谢调控中IrrB蛋白的功能解析及其与Fur/IrrC的协同作用，通过RNA-seq和ChIP-seq分析揭示其低铁条件下调控75个基因的促氧化调控功能，直接调控irrC及MAI基因表达，同时参与氨基酸代谢和电子传递，形成铁氧还平衡与磁粒体合成的整合调控网络。

　　

摘要

Magnetospirillum gryphiswaldense MSR-1中的铁响应调节因子（IrrB）属于铁吸收调控（Fur）蛋白家族，在维持MSR-1中铁和氧代谢的平衡中起着重要作用。在本研究中，我们进行了RNA-seq分析，以探究在删除irrB后不同生长阶段及不同铁条件下差异表达基因的表达模式。RNA-seq分析表明，与高铁水平相比，IrrB在低铁条件下表现出更显著的调控作用。根据COG分析结果，IrrB主要调节细胞信号转导、信号维持以及氨基酸和无机离子的代谢，从而维持细胞稳态。ChIP-seq分析显示，在低铁条件下，IrrB能够选择性地结合到75个基因的启动子区域。通过整合ChIP-seq和RNA-seq分析，并结合EMSA的体外验证，我们证实IrrB直接调控MGMSRv2_0423、2151、2215和irrC基因的表达。此外，与非磁性细菌中的Irr蛋白不同，MSR-1中的IrrB还参与氨基酸代谢和电子传输等过程，同时调节磁小体岛（MAI）基因的表达。研究结果表明，在全球OxyR调控框架下，MSR-1中的IrrB与Fur和IrrC协同作用，精细调节细胞内铁和氧的平衡。这一过程构成了MSR-1中一个综合性调控网络的重要组成部分。本研究揭示了MSR-1中的IrrB-OxyR-Fur调控网络，该网络通过调控铁-氧稳态与磁小体的生物合成和代谢相互关联，为开发基于磁小体的生物医学纳米材料提供了关键见解。