面包酵母Tup1阻遏子介导麦芽糖代谢调控的机理研究与麦芽糖酶的分子改造

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31571809
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C2003.食品微生物学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31
  • 项目参与者:
    董健; 林雪; 李维; 柏晓雯; 徐佳; 刘小二;
  • 关键词:

项目摘要

Maltose utilization of baker’s yeast is the key factor in lean dough leavening, understanding regulation mechanism of maltose metabolism in baker’s yeast is therefore of great importance to both academic and industrial research. In our previous study, it was found that TUP1 single-gene deletion is possible in its negative effect limited to the alleviation of glucose repression and the maltase activity is inhibited by the end product. Our results proved the more crucial role of maltase than maltose permease on maltose fermentation of baker’s yeast in lean dough. But the mechanisms of these new discoveries are still unknown. In this study, three functional regions of Tup1 from an industrial baker’s yeast strain will be deleted and expressed, respectively. Maltose fermentation properties, the mRNA levels of MAL genes, and maltase activity along with maltose permease activity of the mutant strains will be further detected to determine the roles of three functional regions of Tup1 on maltose metabolism in baker’s yeast. After the research is finished, the regulation mechanism of maltose metabolism in baker’s yeast will be better understood. The mechanism in cases of product inhibition will be deeply discussed by activity determination and property analysis on maltase of different length. A random mutant library of maltase will be constructed using error-prone polymerase chain reaction (PCR) of the open reading frame of the MAL62 gene from an industrial baker’s yeast strain for improving the activity of maltase. Then the important functional sites and regulatory motifs in maltase will be identified. The results will be also of great importance to both breeding of non-lagging strains of baker’s yeast and the research of other sugar metabolic mechanism.
面包酵母麦芽糖代谢能力是影响无糖或低糖面团发酵力的关键因素。在本申请者前一项自然基金及其后续研究中,发现Tup1阻遏子的完全缺失对减弱麦芽糖代谢的葡萄糖阻遏却是反作用;首次证明麦芽糖酶是面包酵母麦芽糖代谢的速度限制因子,并发现麦芽糖酶存在产物直接抑制作用,但这些具体机理并不清楚。本课题在此基础上,以工业面包酵母为出发菌株,通过敲除和过表达Tup1的三个功能域,比较分析麦芽糖发酵能力,结合MAL转录水平、酶活力分析,深入研究Tup1不同功能域在酵母麦芽糖代谢中的功能,完善酵母麦芽糖代谢的葡萄糖调控机制;通过理性设计分子修饰深入研究麦芽糖酶的产物抑制机理,揭示麦芽糖酶的重要调节域,去除产物葡萄糖的直接抑制作用;利用易错PCR构建麦芽糖酶随机突变文库,揭示麦芽糖酶的重要功能位点,提高麦芽糖酶活性,为不加糖面团快速发酵面包酵母菌种的选育奠定良好的基础,同时对其它糖类的代谢研究也具有重要的指导意义。

结项摘要

面包酵母是发酵面食制作过程中重要的微生物发酵剂和疏松剂,其发酵性能的好坏直接影响着面食产品的质量。随着人们生活水平的提高,面包也会普遍以咸面包为主,制作过程中面团不加糖或低糖。在不加糖面团中含有一定量的麦芽糖、葡萄糖、果糖等可发酵糖类,但其中麦芽糖的含量占70%以上,因此酵母的麦芽糖代谢速度成为影响不加糖面团发酵力的关键因素,也是衡量面包酵母产品质量最根本的性能指标之一。在本申请者前一项自然基金及其后续研究中,发现Tup1阻遏子的完全缺失对减弱麦芽糖代谢的葡萄糖阻遏却是反作用;首次证明麦芽糖酶是面包酵母麦芽糖代谢的速度限制因子,并发现麦芽糖酶存在产物直接抑制作用,但这些具体机理并不清楚。本课题在此基础上,以工业面包酵母为出发菌株,通过敲除和过表达Tup1的三个功能域,比较分析了麦芽糖发酵能力,结合MAL转录水平、酶活力分析,深入研究了Tup1不同功能域在酵母麦芽糖代谢中的功能,完善了酵母麦芽糖代谢的葡萄糖调控机制;通过Snf1蛋白激酶α、γ、β亚基的SNF1、SNF4、GAL83分别进行敲除、过表达和基因同时过表达,揭示了Snf1蛋白激酶在解除葡萄糖对次级碳源代谢阻遏中有着重要的作用;通过理性设计分子修饰深入研究了麦芽糖酶的产物抑制机理,揭示了麦芽糖酶的重要调节域,去除产物葡萄糖的直接抑制作用;利用易错PCR构建了麦芽糖酶随机突变文库,揭示了麦芽糖酶的重要功能位点,提高了麦芽糖酶活性,为不加糖面团快速发酵面包酵母菌种的选育奠定了良好的基础,同时对其它糖类的代谢研究也具有重要的指导意义。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
Effect of ILV2 deletion and ILV3 or/and ILV5 overexpression in Saccharomyces uvarum on diacetyl and higher alcohols metabolism during wine fermentation
葡萄汁酵母中ILV2缺失和ILV3或/和ILV5过表达对葡萄酒发酵过程中二乙酰和高级醇代谢的影响
  • DOI:
    10.1007/s00217-019-03422-w
  • 发表时间:
    2020-01
  • 期刊:
    European Food Research and Technology
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Ping Li;Tong Li;Cui-Ying Zhang;Dong-guang Xiao
  • 通讯作者:
    Dong-guang Xiao
Enhanced leavening properties of baker's yeast by reducing sucrase activity in sweet dough
通过降低甜面团中的蔗糖酶活性来增强面包酵母的发酵特性。
  • DOI:
    10.1007/s00253-016-7449-0
  • 发表时间:
    2016-07-01
  • 期刊:
    APPLIED MICROBIOLOGY AND BIOTECHNOLOGY
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Zhang, Cui-Ying;Lin, Xue;Xiao, Dong-Guang
  • 通讯作者:
    Xiao, Dong-Guang
麦芽糖酶基因MAL62的不同截断变体对面包酵母发酵性能的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    天津科技大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    褚凯文;张翠英
  • 通讯作者:
    张翠英
MAL62 overexpression and NTH1 deletion enhance the freezing tolerance and fermentation capacity of the baker's yeast in lean dough.
MAL62 过表达和 NTH1 缺失增强了瘦面团中面包酵母的冷冻耐受性和发酵能力。
  • DOI:
    10.1186/s12934-016-0453-3
  • 发表时间:
    2016-04-04
  • 期刊:
    Microbial cell factories
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Sun X;Zhang CY;Wu MY;Fan ZH;Liu SN;Zhu WB;Xiao DG
  • 通讯作者:
    Xiao DG
敲除REG1同时过表达SNF1基因对工业面包酵母不加糖面团发酵的影响
  • DOI:
    10.13982/j.mfst.1673-9078.2016.8.013
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    现代食品科技
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    林雪;张翠英;柏晓雯;徐佳;刘小二;肖冬光
  • 通讯作者:
    肖冬光

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其他文献

川芎中阿魏酸类效应组分的提取纯化工艺优化研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    安徽农业科学
  • 影响因子:
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  • 作者:
    章洪;李振国;张翠英
  • 通讯作者:
    张翠英
细辛类药材原植物资源和市场品种调查
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国中药杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李耀利;张翠英;谢百波;曹晨;蔡少青;俞捷;尚明英;刘忠;王璇
  • 通讯作者:
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结核分支杆菌重组MPT64蛋白的血
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国医师杂志 2005,7(8):1133.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张俊仙;吴雪琼;张翠英;夏湘萱
  • 通讯作者:
    夏湘萱
肠促胰岛素类似物拮抗APP/PS1转基因鼠认知功能损伤的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    中国临床药理学与治疗学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    原丽;韩玲娜;常永丽;张翠英
  • 通讯作者:
    张翠英
川芎的有效成分及药理研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    辽宁中医杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张翠英;章洪;戚琼华
  • 通讯作者:
    戚琼华

其他文献

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张翠英的其他基金

面包酵母麦芽糖酶抗葡萄糖阻遏的分子遗传机制研究
  • 批准号:
    31000043
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    19.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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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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