米黑根毛霉脂肪酶在毕赤酵母中的高效表达与机制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31901629
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C2002.食品生物化学
  • 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

Rhizomucor miehei lipase (RML) is an important food enzyme, which is widely used in oil processing and food flavor improvement. Because domestic research has not broken through for a long time, it can only rely on imports with expensive price. In our preliminary study, a recombinant strain of Pichia pastoris with the production of extracellular RML protein reached to domestic maximum 0.64 g/L was obtained, but its enzyme activity was not synchronously increased. Further study found that the transcription level of genes HAC1, PDI, KAR2, MON2 and VPS10 related to RML folding and secretion in this strain were significantly changed. This indicated that the pressure of protein folding and secretion produced in the strain. And a huge space was provided for synchronously improving protein yield and activity of RML by reducing protein folding and secretion pressure in the host. Therefore, this project intends to overexpress or delete these five genes in this strain, in order to obtain the "double-high-yield" strain with simultaneously improvement of RML protein yield and enzyme activity. At the same time, the mechanism of "double-high-yield" will be explored by detecting transcriptional level of key genes related to the steps in the pathway of protein synthesis and secretion, as well as analyzing the spatial conformation, secretion efficiency and enzymatic properties of RML. This study can not only provide references for the efficient expression of other foreign protein, but also play a positive role in reducing the production cost of food related to RML in China, which has important theoretical significance and application value.
米黑根毛霉脂肪酶(RML)是一种重要的食品酶,广泛用于油脂加工和食品风味改良,其价格昂贵且只能依赖进口,国内研究长期又未有突破。申请人前期获得一株高产RML的巴斯德毕赤酵母重组菌株,其蛋白产量达到国内最高值0.64g/L,但其活性未同步提高。进一步研究发现菌中与RML折叠和分泌相关的HAC1、PDI、KAR2、MON2和VPS10基因转录水平变化显著,说明菌中有蛋白折叠和分泌压力,这为改造菌株实现RML蛋白产量和活性的同步提高提供巨大空间。因此,本项目拟在该菌中过表达或缺失这5个基因,获得高产和高活同步提高的“双高产”RML生产菌株;并分析菌中与RML折叠和分泌相关步骤关键基因的转录水平变化,结合RML的空间构象、分泌效率和酶学性质等,阐明菌株“双高产”的机制。本研究不仅能为其它外源蛋白的高效表达提供参考,还为降低我国与RML相关食品领域的生产成本有积极作用,具有重要的理论意义和应用价值。

结项摘要

本项目在前期研究的基础上,进行进一步探索,首先通过在2-拷贝(未产生蛋白折叠和分泌阻力)和4-拷贝菌株(产生蛋白折叠和分泌阻力)中分别过表达与RML折叠和分泌相关的HAC1、PDI、KAR2、MON2基因,成功筛选到8株过表达菌株。对这8株过表达菌株摇瓶发酵,检测细胞生长、胞外酶活及酶活分泌效率,发现在未产生蛋白折叠和分泌阻力的2-拷贝菌株中过表达HAC1、PDI、KAR2、MON2时,均未使胞外酶活得到提升,且过表达KAR2时胞外酶活出现显著下降。而在产生蛋白折叠和分泌阻力的4-拷贝菌株中过表达HAC1和PDI时,RML的胞外酶活分别提高到原来的1.38倍和1.32倍,获得了两株高产菌株。进一步对这两株高产菌株中参与UPR反应的基因进行转录水平变化检测,发现这两株RML高表达菌株中内质网对蛋白的折叠能力均增强。且对过表达PDI后的菌株所分泌的RML纯化,分析其酶学性质,发现其比活提高1.2-1.7倍,证明过表达PDI基因后,菌株通过增强对RML蛋白的折叠使其恢复原有的催化能力,初步揭示RML高产的机制。最后,还将RML作为主导酶,建立了超声波辅助的一步法组合酶催化水解猪板油制备脂肪酸的绿色工艺,经反应条件优化,反应6小时猪板油的水解率可达到97%。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Characterization of a Novel Chitinase from Sweet Potato and Its Fungicidal Effect against Ceratocystis fimbriata
一种新型甘薯几丁质酶的表征及其对毛角藻的杀菌作用
  • DOI:
    10.1021/acs.jafc.0c01813
  • 发表时间:
    2020-07-22
  • 期刊:
    JOURNAL OF AGRICULTURAL AND FOOD CHEMISTRY
  • 影响因子:
    6.1
  • 作者:
    Liu, Meiyan;Gong, Ying;Li, Zongyun
  • 通讯作者:
    Li, Zongyun
过表达KAR2基因对毕赤酵母产米黑根毛霉脂肪酶的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    安徽农业科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄金金;孙梦雪;王一洲;赵庆伊;张馨;张恺倪
  • 通讯作者:
    张恺倪
Ultrasound-assisted hydrolysis of lard for free fatty acids catalyzed by combined two lipases in aqueous medium
水介质中组合两种脂肪酶催化猪油超声辅助水解游离脂肪酸
  • DOI:
    10.1080/21655979.2020.1729678
  • 发表时间:
    2020-01-01
  • 期刊:
    BIOENGINEERED
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Huang, Jinjin;Zhao, Qingyi;Zhang, Kaini
  • 通讯作者:
    Zhang, Kaini
Improved production of recombinant Rhizomucor miehei lipase by coexpressing protein folding chaperones in Pichia pastoris, which triggered ER stress
通过在巴斯德毕赤酵母中共表达蛋白质折叠伴侣来提高重组米赫根毛霉脂肪酶的产量,从而引发内质网应激
  • DOI:
    10.1080/21655979.2020.1738127
  • 发表时间:
    2020-01-01
  • 期刊:
    BIOENGINEERED
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Huang, Jinjin;Zhao, Qingyi;Yang, Zhen
  • 通讯作者:
    Yang, Zhen

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其他文献

桦褐孔菌膜二肽酶在巴斯德毕赤酵母中的分泌表达
  • DOI:
    10.13346/j.mycosystema.170226
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    菌物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄金金;王 艳;胡 萍;袁雯雯;赵艳霞;郑维发
  • 通讯作者:
    郑维发
广东省含参数分级的阔叶林分生物量生长模型
  • DOI:
    10.12171/j.1000-1522.20210403
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    北京林业大学学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    李海奎
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    燃料化学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄金金;蔡良峰;刘僖;杨建平;屈文麒;李海龙
  • 通讯作者:
    李海龙
欧氏空间中完备极小子流形
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    数学研究
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  • 作者:
    黄金金;陈抚良
  • 通讯作者:
    陈抚良
广东省针叶树种蓄积量和生物量生长模型研究
  • DOI:
    10.13275/j.cnki.lykxyj.2022.03.011
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    林业科学研究
  • 影响因子:
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  • 作者:
    黄金金;刘晓彤;张逸如;李海奎
  • 通讯作者:
    李海奎

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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