巴斯德毕赤酵母甲醇表达调控因子1促进甲醇高效转化机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21908077
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0812.生物化工与合成生物工程
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Methanol is considered to be a promising C-1 substrate. Although it can be used as a carbon source by Pichia pastoris (P. pastoris), the efficiency is far from satisfactory. Therefore, down this line, the potential capacity for P. pastoris to produce natural products is not yet fully realized. Methanol expression regulator 1 (Mxr1p) has been tentatively identified as an important transcription factor for methanol metabolism in P. pastoris. Detailed elucidation of its function will be beneficial for understanding and improving many defects in methanol application (e.g. low utilization rate of carbon source), changing energy source, improving methanol utilization and increasing type and concentration of intracellular intermediates. It also assumed to play an important role in guiding us to engineer other novel one-carbon nutrient microorganisms. Based on these reasons and the applicant's years’ ground-digging work in P. pastoris, this project intends to explore the key genes and related networks regulated by Mxr1p in methanol metabolism, with consideration of energy supply and material balance through transcriptional regulation and protein interaction. All above attempts aim at reducing CO2 production, improving methanol utilization rate, and constructing a methanol high-efficient utilization strain. Then the adaptive laboratory evolutionary strategy will be adopted to optimize the growth profile. The project will reveal the mechanism of Mxr1p promoting methanol high-efficient utilization, and lay a foundation for the subsequent efficient utilization of C-1 unit and the synthesis of natural products.
甲醇被认为是一类极具前景的一碳单位,巴斯德毕赤酵母虽然以甲醇作为碳源但其甲醇利用率低且对天然产物表现出有限的生产能力。甲醇表达调控因子1(Mxr1p)是毕赤酵母中甲醇代谢的重要转录因子,详尽阐明其在甲醇代谢调控中的功能有助于改良甲醇使用中诸多缺陷、转变代谢所需能量来源、提高甲醇利用率及胞内中间产物种类与浓度,并对其他一碳营养型微生物的构建具有重要的指导作用。基于上述原因及申请人对巴斯德毕赤酵母多年研究,本项目拟通过转录调控及蛋白互作手段,从能量供给与物质平衡角度发掘并调控甲醇代谢过程中受Mxr1p调控的关键基因及相关网络,从而减少CO2生成,提高甲醇利用率,构建甲醇高效利用型巴斯德毕赤酵母,然后结合实验室适应性进化手段,优化细胞生长状态,进一步提高甲醇转化效率。项目将解析巴斯德毕赤酵母重要转录因子Mxr1p促进甲醇高效利用的机制,为后续一碳单位的高效利用及天然产物的合成奠定基础。

结项摘要

甲醇被认为是一类极具前景的一碳单位,巴斯德毕赤酵母虽然以甲醇作为碳源但其甲醇利用率低且对天然产物表现出有限的生产能力。甲醇表达调控因子1(Mxr1p)是毕赤酵母中甲醇代谢的重要转录因子,详尽阐明其在甲醇代谢调控中的功能有助于改良甲醇使用中诸多缺陷、转变代谢所需能量来源、提高甲醇利用率及胞内中间产物种类与浓度,并对其他一碳营养型微生物的构建具有重要的指导作用。在本课题中,我们首先阐述了受Mxr1p调控的甘油转运体(Gt1)同时受到MAPK/HOG 途径的调控,进而参与细胞对于外界胁迫的响应;同时通过对转录组数据分析,解析出与Mxr1p类似转录因子Sut2的在麦角固醇代谢中的重要作用,而麦角固醇作为重要的细胞膜组分,其可以参与到细胞对于甲醇以及甲醇有害代谢物的胁迫相应途径;Gt1作为甘油转运体在甲醇代谢过程中受到Mxr1p的调控,通过对转录组数据分析以及同源序列比对,我们发现并鉴定了锌脂转运蛋白Zrt1同样参与到甲醇代谢进程中。除此以外,通过对毕赤酵母以及其他甲醇代谢通路的分析,并结合区室化等策略,成功将模式生物,酿酒酵母,转变为能够在甲醇作为唯一碳源的基础培养基中生长的甲基营养型微生物,随后通过实验室适应性进化以及基因组测序,转录组测序等发现乙醛酸-丝氨酸途径对于提高细胞对于甲醇的利用以及提高细胞对于有害代谢物耐受性具有重要作用,这为后续构建其他一碳营养型微生物提供了重要的理论依据。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Characterization and application of a putative transcription factor (SUT2) inPichia pastoris
巴斯德毕赤酵母假定转录因子 (SUT2) 的表征和应用
  • DOI:
    10.1007/s00438-020-01697-3
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    MOLECULAR GENETICS AND GENOMICS
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Yang Yankun;Zheng Yating;Wang Pengcheng;Li Xiang;Zhan Chunjun;Linhardt Robert J.;Zhang Fuming;Liu Xiuxia;Zhan Jinling;Bai Zhonghu
  • 通讯作者:
    Bai Zhonghu
Glycerol transporter 1 (Gt1) and zinc-regulated transporter 1 (Zrt1) function in different modes for zinc homeostasis inKomagataella phaffii(Pichia pastoris)
甘油转运蛋白 1 (Gt1) 和锌调节转运蛋白 1 (Zrt1) 在 Komagataella phaffii(毕赤酵母)中以不同模式发挥锌稳态功能
  • DOI:
    10.1007/s10529-020-02964-4
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    BIOTECHNOLOGY LETTERS
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Yang Yankun;Pan Yingyue;Liu Guoqiang;Dong Guibin;Zhan Chunjun;Koffas Mattheos A. G.;Liu Xiuxia;Li Ye;Liu Chunli;Bai Zhonghu
  • 通讯作者:
    Bai Zhonghu
基于开源和节流两种策略的耐高渗毕赤酵母菌株的构建
  • DOI:
    10.13995/j.cnki.11-1802/ts.027386
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    食品与发酵工业
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵天宇;王荣斌;王鹏程;白仲虎;杨艳坤
  • 通讯作者:
    杨艳坤
MAPK/HOGsignaling pathway induced stress-responsive damage repair is a mechanism forPichia pastoristo survive from hyperosmotic stress
MAPK/HOG信号通路诱导的应激反应性损伤修复是毕赤酵母高渗应激生存的机制
  • DOI:
    10.1002/jctb.6553
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    JOURNAL OF CHEMICAL TECHNOLOGY AND BIOTECHNOLOGY
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Wang Rongbin;Zhao Tianyu;Zhuo Junlin;Zhan Chunjun;Zhang Fuming;Linhardt Robert J.;Bai Zhonghu;Yang Yankun
  • 通讯作者:
    Yang Yankun
不同碳源细胞自噬对巴斯德毕赤酵母生长代谢的调控
  • DOI:
    10.3969/j.issn.2095-1736.2021.05.059
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    生物学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陆文怡;战春君;刘秀霞;詹锦玲;杨艳坤;白仲虎
  • 通讯作者:
    白仲虎

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其他文献

巴斯德毕赤酵母甘油转运体的发现及功能研究
  • DOI:
    10.13523/j.cb.20170710
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    中国生物工程杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    战春君;李翔;刘国强;刘秀霞;杨艳坤;白仲虎
  • 通讯作者:
    白仲虎
Pichia pastoris X-33 ΔGT2缓解甘油对AOX1的阻遏并用于外源蛋白的高效表达
  • DOI:
    10.13523/j.cb.20170106
  • 发表时间:
    2017-01
  • 期刊:
    中国生物工程杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张震阳;杨艳坤;战春君;李翔;刘秀霞;白仲虎
  • 通讯作者:
    白仲虎

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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