AraC/XylS家族转录调控因子NdpR2正向调控Sphingomonas melonis TY中尼古丁代谢的分子机制

本研究首次报道了AraC/XylS家族转录调控因子NdpR2在Sphingomonas melonis TY尼古丁降解途径中的正向调控作用。通过基因敲除、回补实验和启动子活性分析，证实NdpR2通过直接结合PndpA、PndpC、PndpH和PndpT启动子区域激活尼古丁代谢基因表达，并发现2,5-二羟基吡啶(2,5-DHP)是其特异性负效应物。该研究为细菌环境适应性调控网络提供了新见解。

　　

Highlight

NdpR2正向调控Sphingomonas melonis TY中ndpA_SA_L、ndpC、ndpHFEGD和ndpTB的表达

基因簇结构分析显示（图1C），ndpR2位于ndpA_L和ndpH之间。通过构建ndpR2敲除株TYΔndpR2及其回补株TYΔndpR2(pRK::ndpR2)发现：与野生型相比，突变株在以尼古丁为唯一碳源时生长延迟，且尼古丁转化效率显著降低，而回补株可恢复至野生型水平。RT-qPCR和启动子活性检测证实，NdpR2能激活P_ndpA、P_ndpC、P_ndpH和P_ndpT的转录，并具有自我正向调控特性。

Discussion

AraC/XylS家族成员通常作为激活剂发挥功能。本研究发现NdpR2通过直接结合ndpA_SA_L、ndpC、ndpHFEGD、ndpTB及其自身启动子区域（EMSA验证），以变构调控方式响应效应分子2,5-DHP。这种调控模式与已报道的TetR家族调控因子NdpR形成鲜明对比，后者对相同靶基因起负调控作用。研究揭示了细菌代谢调控网络的复杂性——同一代谢通路可能受多家族调控因子形成的"调控开关"精细控制。

Conclusion

作为首个被鉴定的尼古丁代谢相关AraC/XylS家族调控因子，NdpR2的发现拓展了我们对细菌环境适应性调控的认知。其通过效应分子感知-变构调控-靶基因激活的级联反应机制，为合成生物学改造和环境污染物降解研究提供了新思路。该工作同时提示，微生物代谢网络的解析需要兼顾"激活"与"抑制"的双向调控维度。