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可逆的赖氨酸乙酰化修饰是广泛存在于原核生物到真核生物之中的蛋白翻译后修饰现象,调控着各种各样的生物学过程。在原核生物中,乙酰化修饰被证实参与调控细胞代谢、转录和翻译、细胞应激等生物过程,而乙酰化修饰是否参与细胞分化、次生代谢物生成、染色体复制和分离等其他生物学过程还不得而知。天蓝色链霉菌作为原核生物中研究细菌菌体形态分化和次生代谢产物（抗生素）的模式菌株,多年来受到广泛的研究。目前,链霉菌中的蛋白翻译后修饰研究以磷酸化研究最为广泛深入,而乙酰化修饰的研究很少。本论文以模式放线菌天蓝色链霉菌作为研究对象,发现乙酰化修饰参与细菌形态分化与次生代谢产物生成过程,并进一步揭示可逆的乙酰化修饰通过调控染色体分离蛋白ParB的DNA结合能力控制着天蓝色链霉菌产孢分化过程中染色体分离这一重要步骤。 在天蓝色链霉菌中存在着一个乙酰基转移酶ScPat1(SCO5842,Spat1)和两个Sirtuin家族去乙酰化酶ScCobB1(SCO0452,ScobB1)和ScCobB2(SC06464,ScobB2),分别敲除乙酰基转移酶和去乙酰化酶基因后,通过乙酰化修饰抗体进行Western-blotting检测发现天蓝色链霉菌中存在受到的ScPat1/ScCobB1,ScCobB2系统调控的乙酰化修饰现象。突变菌株表型分析发现ScPat1/ScCobB1,ScCobB2参与细胞形态分化与次生代谢产物生成的调控,敲除去乙酰化酶ScCobB1基因后细菌出现明显的产孢异常和抗生素产量下降的表型。 为了进一步揭示乙酰化调控菌体形态分化与次生代谢的机制,通过质谱方法得到天蓝色链霉菌的乙酰化修饰蛋白质组,组学数据显示有389个蛋白受到乙酰化修饰。选取其中10个与形态分化和次生代谢相关的乙酰化修饰蛋白进行表达纯化,成功纯化得到8个蛋白,通过Western-blotting乙酰化修饰检测和体外乙酰化/去乙酰化反应实验最终筛选出4个蛋白的乙酰化修饰受到ScPat1/ScCobB1,ScCobB2系统调控,它们分别是染色体分离蛋白ParA(SCO3886)和ParB(SCO3887),细胞分裂蛋白SsgA(SCO3926)和放线紫红素合成基因簇激活蛋白ActIIORF4(SCO5085)。通过表型分析和体外蛋白功能实验筛选最终发现只有染色体分离蛋白ParB的功能受到乙酰化/去乙酰化系统调控。 进一步通过Western-blotting和EMSA实验发现ParB蛋白的乙酰化修饰受到乙酰基转移酶ScPat1和去乙酰化酶ScCobB1控制,同时乙酰化修饰抑制ParB蛋白与类着丝粒序列parS的DNA结合能力。为了得到精准的乙酰化修饰位点,同源表达纯化了ParB蛋白进行质谱检测,发现其183位和187位的赖氨酸受到乙酰化修饰,通过体外Western-blotting,EMSA和ParB肽段乙酰化/去乙酰化反应实验发现位于α螺旋-转角-α螺旋(HTH)结构域中的183位赖氨酸是ParB主要的乙酰化修饰位点和DNA结合活性位点。共聚焦荧光显微镜实验证实体内在敲除SccobB1或183位模拟乙酰化突变之后,ParB无法形成ParB复合物进而导致细胞染色体分离异常,说明ScCobB1的去乙酰化作用和183位的乙酰化修饰在染色体分离过程中有十分重要的生理作用。将体外和体内结果结合,证明可逆的赖氨酸乙酰化修饰通过调节染色体分离蛋白ParB的DNA结合能力调控着天蓝色链霉菌产孢过程中的染色体分离。 综上所述,本论文通过对天蓝色链霉菌中的赖氨酸乙酰化修饰研究,发现乙酰化修饰新的靶蛋白,参与的新的生物学过程,并进一步揭示赖氨酸乙酰化修饰调控天蓝色链霉菌染色体分离的分子机制。研究结果拓展了乙酰化修饰在原核生物中的生理意义,从而进一步证明乙酰化修饰的广泛性和功能多样性。