里氏木霉中诱导纤维素酶表达的碳源信号转导途径及其机制

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31770043
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    55.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0103.微生物组学与代谢
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Trichoderma reesei is capable of synthesizing a massive amount of extracellular proteins that are primarily composed of cellulases, therefore making it one of the best industrial strains for the conversion of lignocellulosics and one of the best platform organisms for the heterologous production of proteins. The synthesis of cellulases in T. reesei is induced by carbon signals, but the current understanding on this process is limited to the types of extracellular inducing signals and the nuclear transcription factors that regulate the expression of cellulase genes, while relatively less is known about how the carbon source signals are transferred from outside the cell to inside the nucleus for the induction of cellulases. In our previous work, our group has discovered that the Tmk3-containing MAPK signal transduction pathway is involved in the transduction of inducing carbon source signals. In this project, we plan to perform further investigations based on this discovery, to identify the composition and mechanisms of signal transduction pathways that transfer extracellular carbon source signals to the Tmk3 pathway, to identify the downstream effector and signal transduction mechanisms of the Tmk3 pathway, and to understand the mechanism by which carbon signal enters the nucleus for the induction of cellulase genes. These investigations will solve the problem of a fragmented and unsystematic understanding on how the cellulase-inducing carbon source signals regulate cellulase synthesis, elucidate the composition and mechanisms of the cellulase-inducing carbon source signal transduction pathways, and provide theoretical guidance for further engineering T. reesei for higher production of cellulases and heterologous proteins.
里氏木霉能够合成大量的以纤维素酶为主的胞外蛋白,因而成为木质纤维素降解转化的最佳工业菌株和异源蛋白生产的最佳底盘生物之一。里氏木霉中纤维素酶合成受碳源信号的诱导,但是人们对该过程的了解限于胞外诱导信号的种类和核内调控纤维素酶基因表达的转录因子,而碳源信号如何从胞外传至核内并诱导纤维素酶的表达尚未有深入研究。在前期工作中,本项目组发现包含有Tmk3的MAPK信号转导途径参与了诱导碳源信号的传递。在本项目中,我们拟在该发现基础上深入研究,揭示传递外界碳源信号至Tmk3途径的信号转导途径及其机制,Tmk3途径下游的效应器及信号转导机制,以及碳源信号进入细胞核并诱导纤维素酶基因表达的机制。上述研究将突破当前人们对碳源诱导纤维素酶表达机制的认识不完整、不系统的障碍,完整地阐明诱导纤维素酶表达的碳源信号转导途径及其机制,并为改造里氏木霉以提高纤维素酶和异源蛋白的生产提供理论指导。

结项摘要

里氏木霉能够产生高水平的纤维素酶,能够对秸秆等木质纤维素进行降解,所产生的糖类物质可以作为平台化合物进一步转化成为其他化学品。因此,纤维素酶的合成及其活性是木质纤维素利用技术的核心。项目组发现了里氏木霉中Tmk3途径能够介导纤维素酶的诱导,并在本项目中对里氏木霉中的Tmk3途径诱导纤维素酶的机制进行了研究。项目组构建了Tmk3组成型表达菌株,鉴定了Tmk3的正确表达和表达的时间特征,并对Tmk3信号转导的上下游因子进行了鉴定。研究表明,Tmk3同蛋白翻译相关因子、代谢相关蛋白、核糖体相关蛋白和部分信号转导相关蛋白之间具有相互作用,从而表明Tmk3通过磷酸化核糖体蛋白S6来降低核糖体活性,并通过磷酸化翻译起始因子5A和翻译延长因子来抑制全局蛋白的合成;通过磷酸化糖酵解、三羧酸循环相关蛋白促进葡萄糖代谢并促进葡萄糖利用;同时发现Tmk3可以接受来自Ras GTPase的信号以调控纤维素酶合成。项目组同时对里氏木霉纤维素酶CBHI的糖基化进行了深入的研究,发现了里氏木霉CBHI催化域的O-糖基化广泛存在,且在N45和N64位上具有之前未发现过的富甘露糖形式的N-糖基化。通过进一步结构分析表明,纤维素酶CBHI的糖基化和其同底物的结合密切相关,因此纤维素酶的糖基化可能通过影响和底物的结合影响纤维素酶的活性。上述研究工作为进一步遗传改造里氏木霉以提高纤维素酶的合成水平或者活性奠定了理论基础,也对高效利用木质纤维素提供了理论依据。

项目成果

期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
Identification and characterization of two novel ISCR1-associated genes, dfrA42 and dfrA43, encoding trimethoprim-resistant dihydrofolate reductases
编码甲氧苄啶抗性二氢叶酸还原酶的两个新型 ISCR1 相关基因 dfrA42 和 dfrA43 的鉴定和表征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Antimicrobial Agents and Chemotherapy
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Ling Li;Mengge Zhang;Wenjia Wang;Ruirui Xia;Yanan Ma;Xin Wei;Xinhua Wang;Xiaomin Sun;Xiaohong Xie;Shiling Xie;Mingyu Wang;Hai Xu
  • 通讯作者:
    Hai Xu
Comparison of microbiomes in ulcerative and normal mucosa of recurrent aphthous stomatitis (RAS)-affected patients
复发性阿弗他口炎 (RAS) 患者溃疡性和正常粘膜微生物组的比较
  • DOI:
    10.1186/s12903-020-01115-5
  • 发表时间:
    2020-04-29
  • 期刊:
    BMC ORAL HEALTH
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Yang, Zhongjun;Cui, Qingyu;Xu, Hai
  • 通讯作者:
    Xu, Hai
In vitro assessment of antimicrobial resistance dissemination dynamics during multidrug resistant bacteria invasion events using a continuous culture device
使用连续培养装置对多重耐药细菌入侵事件期间抗菌药物耐药性传播动态进行体外评估
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Applied and Environmental Microbiology
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Ziyun Li;Lulu Shi;Bianfang Wang;Xin Wei;Jian Zhang;Tingting Guo;Jian Kong;Mingyu Wang;Hai Xu
  • 通讯作者:
    Hai Xu
肉食鸡中产超广谱β-内酰胺酶的耐药性大肠杆菌的检测和分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    微生物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李紫云;贺艳艳;王娟;王明钰;徐海
  • 通讯作者:
    徐海
The Genetic Structures of an Extensively Drug Resistant (XDR) Klebsiella pneumoniae and Its Plasmids
广泛耐药(XDR)肺炎克雷伯菌及其质粒的遗传结构
  • DOI:
    10.3389/fcimb.2018.00446
  • 发表时间:
    2019-01-04
  • 期刊:
    FRONTIERS IN CELLULAR AND INFECTION MICROBIOLOGY
  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    Li, Ling;Yu, Tao;Xu, Hai
  • 通讯作者:
    Xu, Hai

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丝状真菌中纤维素酶与半纤维素酶的合成调控
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘奎美;姜宝杰;王明钰;方诩
  • 通讯作者:
    方诩
利用等离子诱变技术改造纤维素酶生产丝状真菌工业菌株
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    中国酿造
  • 影响因子:
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  • 作者:
    翟贞文;韩丽娟;王明钰;方诩
  • 通讯作者:
    方诩

其他文献

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热纤梭菌中膜上Ech氢酶复合体的功能与性质研究
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    31200051
  • 批准年份:
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  • 项目类别:
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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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