MAPK信号通路与转录因子Cmr在沙漠酵母菌黑色素合成调控中的作用研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31800090
  • 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:
    C0106.微生物与环境互作
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

The Taklimakan desert is the largest desert in China and it has been regarded as ‘‘Dead Sea’’ because of its harsh environments. Our previous study found that a yeast strain Aureobasdium melanogenum XJ5-1 isolated from the Taklimakan desert could produce a large amount of melanin in its cells and the produced melanin could play an important role in the stress adaptation of XJ5-1 cells. So far, PKS and other enzymes have been found to be involved in melanin biosynthesis. However, it is still a little known about melanin regulation at molecular levels. Furthermore, the correlations between adverse environmental signals, signaling pathway and melanin biosynthesis in the desert yeasts have not been fully understood. In this project, the roles of the MAPK signaling pathways and the transcription factor Cmr in melanin biosynthesis and regulation of the desert yeast A. melanogenum XJ5-1 will be investigated. The goal of this project is to explore the relationship between adverse environmental signals, MAPK signaling pathways and melanin biosynthesis. First, the role of transcription activator Cmr in melanin biosynthesis and regulation will be elucidated. Second, the perception of adverse environmental signals by the receptors from the MAPK signaling pathways will be investigated and effect of the perception of adverse environmental signals on melanin biosynthesis will be examined. Finally, the studies on the transcription of the CMR1 gene and the genes including the PKS1 involved in melanin biosynthesis under the control of the transcriptional factors from the MAPK signaling pathways will be carried out. This study will be of significant for insights into stress adaptation mechanisms of the desert yeasts.
塔克拉玛干沙漠是中国最大的沙漠,其条件极端恶劣一度被称为“死海”。我们前期研究结果表明,黑色素在沙漠酵母菌XJ5-1菌株抵抗塔克拉玛干沙漠极端环境中发挥了重要的作用。但沙漠酵母菌如何感知极端的环境信号,并在分子水平上调控黑色素等抗逆物质的合成来抵抗极端环境呢?在前期工作基础上,本申请项目主要开展MAPK信号通路与转录因子Cmr对XJ5-1菌株黑色素的合成调控作用研究。以沙漠酵母菌XJ5-1菌株为材料,首先开展转录激活因子Cmr通过调控黑色素合成基因转录来调控黑色素合成的研究;然后进行MAPK信号通路受体蛋白感受极端环境信号并影响黑色素合成的研究;最后研究MAPK信号通路转录因子通过调控CMR1基因与黑色素合成基因转录来调控黑色素的合成。以期获得极端环境信号、MAPK信号通路与抗逆物质黑色素合成调控之间的关系。研究结果对进一步了解沙漠酵母菌的极端环境适应机制具有重要的意义。

结项摘要

塔克拉玛干沙漠是中国最大的沙漠,其条件极端恶劣一度被称为“死海”。我们前期研究结果表明,黑色素在沙漠酵母菌XJ5-1菌株抵抗塔克拉玛干沙漠极端环境中发挥了重要的作用。但沙漠酵母菌如何通过信号通路感知极端的环境信号,并在分子水平上调控黑色素等抗逆物质的合成来抵抗极端环境呢?在前期工作基础上,本申请项目沙漠酵母菌Aureobasidium melanogenum XJ5-1菌株为材料,通过基因敲除与回补实验主要开展MAPK信号通路与转录因子Cmr对XJ5-1菌株黑色素的合成调控作用研究。发现细胞壁完整型(Cell Wall Integrity,CWI)MAPK信号通路中激酶Slt2可以调控转录激活因子Swi4的活性;反过来,Swi4可以控制特异性转录激活因子Cmr1基因的表达。Cmr1的DNA结合域(DNA-binding domain,DBD)能特异性识别PKS1基因启动子中的TTCTCTCCA序列并与之特异性结合,激活PKS1基因及其他负责黑色素生物合成相关基因的表达,从而使沙漠酵母菌能够A. melanogenum XJ5-1能够产生大量的黑色素。因此,与其他真菌不同,CWI型MAPK信号通路会通过转录激活因子Cmr调控沙漠酵母菌能够A. melanogenum XJ5-1黑色素的合成。这为进一步研究沙漠酵母对恶劣环境的感知、响应和适应提供了基础。此外,还分别探究了产黑色素短梗霉类酵母菌A. melanogenum在普鲁兰多糖合成及低聚果糖中转化中的应用。研究结果不仅对进一步了解沙漠酵母菌的极端环境适应机制具有重要的意义,也为更好的开利用产黑色素短梗霉类酵母菌奠定了基础。

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(0)
Macromolecular pullulan produced by Aureobasidium melanogenum 13-2 isolated from the Taklimakan desert and its crucial roles in resistance to the stress treatments
塔克拉玛干沙漠Aureobasidium melanogenum 13-2产生的大分子普鲁兰多糖及其抗逆性作用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    International Journal of Biological Macromolecules
  • 影响因子:
    8.2
  • 作者:
    Jiang Hong;Chen Tiejun;Chi Zhe;Hu Zhong;Liu Guanglei;Sun Yi;Zhang Shuhang;Chi Zhenming
  • 通讯作者:
    Chi Zhenming
Microbial production of value-added bioproducts and enzymes from molasses, a by-product of sugar industry
从制糖业副产品糖蜜中微生物生产增值生物产品和酶
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Food Chemistry
  • 影响因子:
    8.8
  • 作者:
    Shuhang Zhang;Jingjing Wang;Hong Jiang
  • 通讯作者:
    Hong Jiang
Melanin biosynthesis in the desert-derived Aureobasidium melanogenum XJ5-1 is controlled mainly by the CWI signal pathway via a transcriptional activator Cmr1
沙漠来源的 Aureobasidium melanogenum XJ5-1 中的黑色素生物合成主要由 CWI 信号通路通过转录激活因子 Cmr1 控制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Current Genetics
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    Hong Jiang;Zhe Chi;Guang-Lei Liu;Zhong Hu;Shuang-Zhi Zhao;Zhen-Ming Chi
  • 通讯作者:
    Zhen-Ming Chi
Efficient Conversion of Cane Molasses into Fructooligosaccharides by a Glucose Derepression Mutant of Aureobasidium melanogenum with High beta-Fructofuranosidase Activity
通过具有高 β-呋喃果糖苷酶活性的 Aureobasidium melanogenum 葡萄糖去阻抑突变体将甘蔗糖蜜高效转化为低聚果糖
  • DOI:
    10.1021/acs.jafc.9b05826
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Agricultural and Food Chemistry
  • 影响因子:
    6.1
  • 作者:
    Zhang Shuhang;Jiang Hong;Xue Sijia;Ge Na;Sun Yi;Chi Zhe;Liu Guanglei;Chi Zhenming
  • 通讯作者:
    Chi Zhenming

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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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