毕赤酵母UGGT1的功能验证、亚细胞定位及对外源糖蛋白TOX分泌表达的影响

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31901661
  • 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:
    C2003.食品微生物学
  • 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

UGGT1 is the key sensor of glycoprotein folding quality control system in the eukaryotic secretory pathway. Although the UGGT1 recognizes only unfolded glycoproteins and prevents them from entering the secretory pathway, the mechanism of recognition is not understood. According to the crystal structure of UGGT1, it can be speculate that the hydrophobic central cavity of UGGT1 molecular specifically recognizes the hydrophobic region of the unfolded glycoprotein, and the correctly folded glycoprotein has no exposed hydrophobic region and is not recognized. Therefore, the hydrophobicity of glycoprotein substrate is the key to the recognition mechanism of UGGT1, but there is no experimental verification. Studies have shown that glycosylation has an effect on the hydrophobicity of glycoproteins. In this study, a variety of tetanus toxin (TOX) mutants with different glycosylation levels were constructed, and their secretory levels in Pichia pastoris were significantly different. In order to clarify whether UGGT1 is the cause of the secretory difference between TOX mutants and verify the recognition mechanism of UGGT1. We’ll study the subcellular localization, activity analysis in vitro, and through gene knockout and overexpression, complementary expression and construction of mutant UGGT1 to determine its effect on the secretion of TOX as well as the verification of the mechanism of UGGT1 action. Pichia pastoris is an important industrial heterologous protein eukaryotic expression strain. Low secretory level of heterologous protein is the bottleneck of expanding its application range and reducing production cost. The study of UGGT1 gene cloning and functional identification will provide a theoretical basis for improving the secretion level of glycoproteins and some non-glycoproteins and breaking through the bottleneck of production technology.
UGGT1是真核细胞分泌途径中糖蛋白折叠质量监控系统的核心元件,它只识别错折叠糖蛋白,使其无法进入分泌途径,但识别机制尚不明确。由UGGT1的三维结构推测其分子中疏水腔能特异性识别未折叠糖蛋白疏水区,正确折叠糖蛋白无暴露的疏水区而不被识别,因此糖蛋白的疏水性是UGGT1识别机制的关键,但这一推测尚无实验验证。已有研究表明糖基化会影响糖蛋白的疏水性。本研究前期构建的不同糖基化的破伤风毒素(TOX)突变体在毕赤酵母中的分泌水平表现出明显的差异。本项目拟通过对毕赤酵母UGGT1亚细胞定位,体外活性测定,体内基因敲除、过表达、互补表达,定点突变来确定UGGT1对TOX分泌水平的影响,验证其作用机制。毕赤酵母作为重要的工业用外源蛋白真核表达菌株,外源蛋白分泌水平低是其扩大应用、降低成本的瓶颈。对其UGGT1的基因克隆和功能研究将有可能为提高糖蛋白及某些非糖蛋白的分泌水平,突破生产技术瓶颈提供理论基础

结项摘要

UGGT1是真核细胞,包括哺乳动物、昆虫细胞等分泌途径中糖蛋白折叠质量监控系统的核心元件,它只识别错折叠糖蛋白,使其无法进入分泌途径,但识别机制尚不明确。工业用外源蛋白表达宿主毕赤酵母基因组中也含有UGGT1同源基因,但其基因克隆、功能鉴定以及对外源糖蛋白分泌表达量的影响尚未被鉴定和表征。我们前期研究发现,具有不同N-糖基化位点的破伤风毒素(TOX)蛋白的突变体在毕赤酵母中的分泌表达水平表现出显著的差异。本项目通过对这些突变体分泌表达水平的鉴定和比较,以及在TOX重组酵母菌株基础上,敲除和过表达UGGT1,发现UGGT1对TOX突变体的分泌水平和宿主细胞生长无显著影响。为进一步确定这一结论是否适用于其它糖蛋白,本项目构建了一系列骆驼凝乳酶原(Chy)的N-糖基化突变体,并将野生型Chy及其突变体(mChys)分别导入到毕赤酵母中进行分泌表达,并将UGGT1及其同源基因UGGT2同时敲除,结果同样显示UGTT1/2对Chy和mChys的表达均无显著影响。由此可认为UGGT1/2不是影响外源糖蛋白在毕赤酵母中分泌表达水平的关键因素。为继续深入探究这一问题,本项目采用免疫共沉淀与质谱相结合的方法,鉴定了酵母宿主细胞中与Chy和其N-糖基化突变体Chy34的互作蛋白质组(Chy34的分泌表达量显著高于Chy),并进行比较分析,发现与Chy分泌表达水平密切相关的酵母胞内蛋白主要参与内质网定位的蛋白质量监控途径。该途径的关键蛋白BiP能够显著提高Chy的表达量,由此可以认为,BiP是影响外源糖蛋白Chy在毕赤酵母中分泌表达的关键因子之一,这一结论是否适用于其它糖蛋白以及是否还有其它关键影响因子,将在后续工作中进行深入研究。另外,本项目证明了N-糖基化不仅可以提高Chy在毕赤酵母中的表达量,而且不影响酶活,可以为降低Chy的工业化发酵生产成本提供新的研究思路。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Different N-Glycosylation Sites Reduce the Activity of Recombinant DSPAα2. Current issues in molecular biology
不同的 N-糖基化位点会降低重组 DSPAα2 的活性。
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Current issues in molecular biology
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Huakang Peng;Mengqi Wang;Nan Wang;Caifeng Yang;Wenfang Guo;Gangqiang Li;Sumei Huang;Di Wei;Dehu Liu
  • 通讯作者:
    Dehu Liu
前导肽区域 N-糖基化影响骆驼凝乳酶原在毕赤酵母中的 分泌表达和热稳定性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    中国农业科技导报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王楠;杨彩峰;彭华康;郭文芳;王梦琪;李刚强;刘德虎
  • 通讯作者:
    刘德虎
The introduction of an N-glycosylation site into prochymosin greatly enhances its production and secretion by Pichia pastoris
在凝乳酶原中引入 N-糖基化位点大大增强了毕赤酵母的生产和分泌
  • DOI:
    10.1186/s12934-022-01904-3
  • 发表时间:
    2022-08-30
  • 期刊:
    Microbial Cell Factories
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Nan Wang;Caifeng Yang;Huakang Peng;Wenfang Guo;Mengqi Wang;Gangqiang Li;Dehu Liu
  • 通讯作者:
    Dehu Liu

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    2019-02-21
  • 期刊:
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  • 作者:
    王楠;丁耀彬;廖海星;朱丽华
  • 通讯作者:
    朱丽华

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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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