盐度胁迫调控海洋灰绿曲霉发育转变的分子机制研究

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基本信息

  • 批准号：
    41306121
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    24.0万
  • 负责人：
    蔡孟浩
  • 依托单位：
    华东理工大学
  • 学科分类：
    D0604.生物海洋学与海洋生物资源
  • 结题年份：
    2016
  • 批准年份：
    2013
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2014-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Aspergillus glaucus HB 1-19 is a typical salt-tolerance marine-derived filamentous fungus. In previous study, it showed that salt stress inhibited sexual development but promoted asexual development and antitumor aspergiolide A biosynthesis even under the sexual reproduction favorable conditions. To present, molecular mechanism of salt stress-dependent developmental change was seldom reported. This project aims to study variations of signal transduction pathways of asexual development, analyze subcellular localization of fungal global regulator VeA and protein complex composition of VeA, LreA, LreB and FphA, and perform De novo transcriptome analysis from RNA-seq reads. By these studies, the mechanism of salt stress-dependent developmental change of A. glaucus would be well explained. Besides, as development of filamentous fungus is closely related to secondary metabolism, this work also trys to analyze relationship among salt stress, asexual development and secondary metabolism to seek new ways for improving biosynthesis of marine fungal bioactive compounds.
海洋灰绿曲霉HB1-19是典型的海洋霉菌，可以耐受高盐环境。前期研究发现，在利于常规霉菌有性发育的培养条件下，盐度胁迫却促使该菌由有性发育转变为无性发育，并显著促进了抗癌产物灰绿霉素A的合成。然而，目前有关盐度胁迫调控丝状真菌（霉菌）发育及其转变的作用机理未见报道。本课题将针对该问题，开展盐度胁迫调控海洋灰绿曲霉发育转变的分子机制研究。通过分析盐度胁迫调控的无性发育信号转导途径的变化规律，分析全局调控因子VeA的亚细胞定位及蛋白复合体组成或结构的变化规律，开展基于RNA-seq的无参考基因组的转录组分析，首次从不同层面解读盐度胁迫调控海洋灰绿曲霉由有性向无性发育转变的作用机制。由于霉菌发育与次级代谢密切相关，本研究也将寻找海洋霉菌无性发育、次级代谢与盐度调控之间的内在关系，为促进海洋霉菌活性代谢产物的生物合成探索新途径。

结项摘要

海洋灰绿曲霉HB1-19是典型的海洋霉菌，可以耐受高盐环境。在利于常规霉菌有性发育的培养条件下，盐度胁迫却促使该菌由有性发育转变为无性发育，并显著促进了抗癌产物灰绿霉素A的合成。然而，目前有关盐度胁迫调控丝状真菌发育及其转变的作用机理未见报道。本课题针对该问题，开展了盐度胁迫调控海洋灰绿曲霉发育转变的分子机制研究。.首先，通过染色体步移及简并PCR获得了发育与次级代谢全局调控因子基因AgveA及其关键蛋白复合体基因AgfphA、AglreA和AglreB，且盐度胁迫的确影响了AgveA基因的转录，对VeA蛋白复合体的影响可能还存在于蛋白间的相互作用。AgveA基因的缺失导致灰绿曲霉在高盐度胁迫条件下子囊果的合成完全受阻，而在低盐度胁迫条件下产生分生孢子的同时也生成了极少量的子囊果，同时该基因缺失对菌落形态、菌丝生长速率均有显著影响。其次，通过染色体步移及简并PCR获得了无性发育途径关键基因AgfluG、AgbrlA、AgabaA、AgwetA和AgvosA，通过分析去离子水、人工海水和NaCl溶液(人工海水等渗溶液)下各基因的表达差异，表明人工海水促进灰绿霉素A的合成很可能是由于人工海水中金属离子影响了次级代谢而不是由于无性发育的增强。通过人工控制核心基因AgbrlA的表达及不表达，发现该基因对细胞维持无性发育至关重要，且有性发育更利于灰绿霉素A的合成而不是无性发育，这为促进灰绿霉素A的合成提供了新的调控思路。然后，通过染色体步移及简并PCR获得了压力响应基因Agseb1。该基因的缺失利于菌丝体的分叉并延缓菌落生长，促进了AgbrlA的表达但极可能弱化了无性分生孢子发育的下游途径从而减弱了无性发育，并且减弱了灰绿霉素A的合成。同时，Agseb1对于维持菌株对高渗环境的敏感性非常重要。最后，通过基于RNA-seq的无参考基因组的转录组分析，考察了盐度胁迫与非盐度胁迫环境中细胞全局基因表达差异，结果表明盐度胁迫可以非常显著地调节细胞生长、发育及代谢，甚至掩盖了光信号的强调控作用，并且最终发现所谓的“盐度胁迫”诱导的次级代谢产物合成实际上应归属于 “金属离子”的调节作用。该研究对于进一步探索盐度胁迫调控海洋菌生长、发育及次级代谢提供了参考，为人工设计新培养工艺促进海洋活性产物的合成提供了依据。

项目成果

期刊论文数量（6）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
A novel pH–precursor–glucose synergic control strategy for dinactin biosynthesis by an arctic actinomycete Streptomyces sp.
北极放线菌链霉菌属 dinactin 生物合成的新型 pH-前体-葡萄糖协同控制策略。
  • DOI：
    10.1016/j.procbio.2016.08.014
  • 发表时间：
    2016-12
  • 期刊：
    Process Biochemistry
  • 影响因子：
    4.4
  • 作者：
    Ying Yin;Jian Lu;Menghao Cai;Yuanxing Zhang
  • 通讯作者：
    Yuanxing Zhang
流体剪切敏感型海洋灰绿曲霉AgugtA和AgugeA基因的克隆及功能分析
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    华东理工大学学报（自然科学版)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    李晓霞;蔡孟浩;周祥山;张元兴
  • 通讯作者：
    张元兴
A cyclin-like protein, ClgA, regulates development in Aspergillus nidulans.
细胞周期蛋白样蛋白 ClgA 调节构巢曲霉的发育。
  • DOI：
    10.1016/j.resmic.2014.04.003
  • 发表时间：
    2014-07
  • 期刊：
    Research in Microbiology 165 (2014) 462-467
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Ying Zhang;Jiao Zhou;Xiangshan Zhou;Yuanxing Zhang
  • 通讯作者：
    Yuanxing Zhang
Genetically shaping morphology of the filamentous fungus Aspergillus glaucus for production of antitumor polyketide aspergiolide A.
用于生产抗肿瘤聚酮曲霉内酯 A 的丝状真菌青曲霉形态的遗传塑造
  • DOI：
    10.1186/1475-2859-13-73
  • 发表时间：
    2014-05-20
  • 期刊：
    Microbial cell factories
  • 影响因子：
    6.4
  • 作者：
    Cai M;Zhang Y;Hu W;Shen W;Yu Z;Zhou W;Jiang T;Zhou X;Zhang Y
  • 通讯作者：
    Zhang Y
海洋灰绿曲霉聚酮合酶基因的克隆与序列分析
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    华东理工大学学报（自然科学版）
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    胡伟;李佳欣;周祥山;张元兴
  • 通讯作者：
    张元兴

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    蔡孟浩
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    10.12211/2096-8280.2022-039
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    合成生物学
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    刘启;钱芷兰;宋丽丽;要超颖;任燕娜;蔡孟浩
  • 通讯作者：
    蔡孟浩

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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

        graph TD
          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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