假单胞菌dcp-1酯酶EstE1降解多菌灵的分子机理研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31200041
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0103.微生物组学与代谢
  • 结题年份:
    2015
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2015-12-31

项目摘要

Carbendazim (methyl-1H-benzimidazol-2-ylcarbamate, or MBC) is a carbamate fungicide widely used to control a broad range of fungal diseases in agricultural crops. MBC is chemically stable and relatively persistent in the environment, and poses threat to human health through the food chain amplification. Although several Pseudomonas sp. strains capable of degrading MBC have been isolated, no relevant study on the molecular mechanism of MBC degradation by Pseudomonas sp. has been reported so far. In our previous studies, an esterase from Pseudomonas sp. dcp-1 had been proved to be involved in the MBC degradation, and the esterase gene had been cloned and recombined in Escherichia coli. In this project, we will focus on the molecular mechanism of carbendazim degradation catalyzed by the esterase EstE1 derived from MBC-degrading Pseudomonas sp. strain dcp-1. Protein expression, gene mutation, gene knockout and gene overexpression technologies will be employed to investigate the biochemical characteristics and identify the amino acid residues and domain critical for the catalytic activity of EstE1. HPLC/MS analysis will be used to investigate the MBC degradation pathway catalyzed by EstE1. Real-time PCR, Western blotting and electrophoretic mobility shift analyses will be carried out to elucidate the effects of environmental factors on the expression and regulation of estE1. The result of the present project can not only elaborate the molecular mechanism of MBC degradation catalyzed by esterase EstE1, but also provide theoretical basis and restoration strategy for bioremediation of MBC polluted environment.
多菌灵是一种广泛应用于作物病害防治的氨基甲酸甲酯类杀菌剂,可在环境中长期残留,并能通过食物链的富集放大作用影响人类健康。目前已报道了多株能够高效降解多菌灵的假单胞菌,但关于其降解多菌灵分子机理的研究尚未见报道。申请人前期研究已证实假单胞菌酯酶参与多菌灵的降解过程,并实现了该基因在大肠杆菌中的克隆表达研究。基于此,本项目拟以假单胞菌dcp-1酯酶基因estE1为研究对象,采用蛋白表达、基因突变、基因敲除及过表达等技术,研究酯酶的生化特征,探讨其降解功能及相关的活性位点和结构域;利用液质联用技术鉴定多菌灵的降解产物,阐明酯酶催化的多菌灵降解过程;结合实时荧光定量PCR、Western blotting及凝胶阻滞等技术,解析环境因子影响酯酶表达调控的分子机理。本项目研究成果不仅能够阐明假单胞菌酯酶降解多菌灵的分子机理,而且可为多菌灵污染环境的生物修复提供有力的理论依据和技术手段。

结项摘要

获得了多菌灵降解菌假单胞菌dcp-1和芽孢杆菌DJ61。dcp-1以多菌灵为唯一碳源生长,且碳源对dcp-1生长和降解多菌灵的效率有调控。dcp-1以多菌灵为唯一碳源时,生长较慢但降解多菌灵效率高;底物多菌灵的浓度亦对dcp-1降解多菌灵有影响,dcp-1在80 mg/L的多菌灵时,降解效率达到最高。重组表达的酯酶EstE1的酶活力为80 U/mg。EstE1的最佳温度为50°C, pH为8.0,且为耐高温的酯酶。Ca2+, Li+, Mg2+ and Mn2+对EstE1活性影响小,但Cd2+, Co2+, Cu2+, Hg2+, Ni2+, Pb2+和Zn2+均能够显著降低该酶的活性。利用鸟枪法构建了dcp-1的基因文库筛选多菌灵降解相关基因,得到尿卟啉脱羧酶和菌毛亚单位C编码基因。在多菌灵存在时,尿卟啉脱羧酶的RNA转录量情况下上升,说明尿卟啉脱羧酶与假单胞菌dcp-1降解多菌灵过程有关。dcp-1降解多菌灵的中间代谢产物为2-amino benzimidazole,提示dcp-1具有其它细菌降解多菌灵相似的途径。MTT法测定dcp-1降解后的多菌灵代谢产物对MCF-7细胞细胞存活率影响变小,说明dcp-1可将多菌灵降解为毒性较小的代谢产物,至于是否是完全矿化为无毒的CO2和H2O,则还需要进一步的实验数据支持。.降解多菌灵的dcp-1在以丁二酸为碳源的培养基中可产生大量的荧光铁载体pyoverdine,该荧光铁载体的激发波长为410 nm,发射波长为460 nm。呋喃唑酮可特异引起pyoverdine的荧光猝灭,作用时间仅需1 min,。呋喃唑酮的浓度与pyoverdine的荧光猝灭量呈线性正相关关系,因此,利用pyoverdine的荧光猝灭发展了可检测呋喃唑酮并对其进行定量的传感检测方法。该方法的线性范围为2-160 μM,LOD为0.5 μM。.假单胞菌dcp-1分泌的pyoverdine具有强的铁离子螯合力,这一特点会导致其它细菌处于缺铁环境。项目组利用了pyoverdine强螯合铁离子的特点,尝试在灿烂弧菌、哈维氏弧菌、副溶血弧菌和溶藻弧菌等常见病原菌的培养过程中,添加pyoverdine作为螯合剂,pyoverdine可抑制弧菌的生物量、生物膜,刺激弧菌的铁载体和荧光的产生。外源添加的pyoverdine可在一定程度上干扰灿烂弧菌引起的仿刺参病变。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Bacteria-mediated bisphenol A degradation
细菌介导的双酚 A 降解
  • DOI:
    10.1007/s00253-013-4949-z
  • 发表时间:
    2013-05
  • 期刊:
    Applied Microbiology and Biotechnology
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Weiwei Zhang;Kun Yin;Lingxin Chen
  • 通讯作者:
    Lingxin Chen
A glutathione S- transferase from Proteus mirabilis involved in heavy metal resistance and its potential application in removal of Hg2+
奇异变形杆菌中参与重金属抗性的谷胱甘肽S-转移酶及其在去除Hg2中的潜在应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    Journal of Hazardous Materials
  • 影响因子:
    13.6
  • 作者:
    Weiwei Zhang;Kun Yin;Bowei Li;Lingxin Chen
  • 通讯作者:
    Lingxin Chen
Isolation and characterization of Pseudomonas sp. strain capable of degrading diethylstilbestrol
假单胞菌的分离和表征。
  • DOI:
    10.1007/s00253-012-4648-1
  • 发表时间:
    2013-01
  • 期刊:
    Applied Microbiology and Biotechnology
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Weiwei Zhang;Zongliang Niu;Lingxin Chen
  • 通讯作者:
    Lingxin Chen
Isolation and characterization of a heterotrophic nitrifier Proteus mirabilis strain V7 and its potential application in NH4+-N removal
异养硝化菌奇异变形杆菌 V7 菌株的分离、表征及其在 NH4-N 去除中的潜在应用
  • DOI:
    10.1007/s13213-013-0764-0
  • 发表时间:
    2013-11
  • 期刊:
    Annals of Microbiology
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    张卫卫
  • 通讯作者:
    张卫卫
Pyoverdine secreted by Pseudomonas aeruginosa as a biological recognition element for the fluorescent detection of furazolidone
铜绿假单胞菌分泌的吡弗丁作为呋喃唑酮荧光检测的生物识别元件
  • DOI:
    10.1016/j.bios.2013.07.038
  • 发表时间:
    2014-01-15
  • 期刊:
    BIOSENSORS & BIOELECTRONICS
  • 影响因子:
    12.6
  • 作者:
    Yin, Kun;Zhang, Weiwei;Chen, Lingxin
  • 通讯作者:
    Chen, Lingxin

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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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