铁呼吸细菌Shewanella统筹呼吸作用的新机制及其环境意义的研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31770139
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 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:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Based on their unique respiration, iron reducing bacteria (IRB) not only play a role in the biogeochemical cycling of many elements, but also are used for bioremediation and energy production. IRB maintain an electron transfer web for anaerobic and aerobic respiration under aerobic condition. It is still unknown how such an energy- and nutrient-consuming regulation has retained under selection pressure. We have previously reported an oxygen-regulated transcription factor FlrA in model IRB Shewanella. RNA-Seq analysis showed that FlrA inhibits aerobic respiration while activates anaerobic respiration under the aerobic condition. These results suggested that FlrA is the key factor to control the aerobic and anaerobic respiration. In this study, we will illustrate how FlrA orchestrates expression of genes involved in respiration in response to available electron acceptors. First, we will distinguish genes that are directly and indirectly regulated by FlrA, and reveal the underlying transcription regulation. Second, we will test the influence of common electron acceptors in FlrA expression as well as the underlying mechanism. Third, we will evaluate the effect of FlrA on the fitness of Shewanella in response to electron acceptors. In summary, this study will deepen our understanding of the biological and environmental significance of IRB respiration and underlying regulation.
独特的呼吸作用是铁呼吸细菌(IRB)推动元素循环、作为生物修复和能源微生物的关键。IRB同时维持有氧和厌氧呼吸的电子传递链,耗费能量和营养,却为何未被选择压力淘汰,目前尚不清楚。课题组前期报道了模式IRB Shewanella中受氧气调控的转录因子FlrA。RNA-Seq显示有氧条件下,FlrA激活厌氧呼吸而抑制有氧呼吸,是控制上述现象的新型呼吸调控因子。基于此,本项目拟围绕FlrA的调控与被调控机制及生物学作用展开:①结合ChIP-Seq和RNA-Seq,区分FlrA直接和间接调控的基因;分析直接调控的分子机制;突变体库筛选介导间接调控的中间基因。②分析不同电子受体对FlrA表达的影响;筛选介导该影响的基因。③通过竞争实验,分析FlrA对Shewanella适应和利用三种常见电子受体的作用。通过解析FlrA响应电子受体以统筹呼吸和环境适应的机制,深化对IRB呼吸作用生物和环境意义的认识。

结项摘要

希瓦氏菌作为模式环境细菌,因多样的呼吸途径,不仅在多种元素的生物地球化学循环中发挥作用,而且是废水资源化和污染的微生物修复等应用的工程出发菌株。然后对希瓦氏菌呼吸途径的切换和调控机制认识仍然有限。针对这一基础生物学问题,本项目在前期发现的呼吸调控因子的基础上,解析了该调控因子的调控单元(regulon)。发现该调控因子不仅控制有氧呼吸电子传递链的复合物I、终端氧化酶和三羧酸循环基因的表达,而且控制厌氧呼吸多种电子受体还原的终端氧化酶和氢酶的表达。我们发现在众多受调控的基因中Fe-S蛋白合成相关基因YggX是有氧生长的必须基因,而YggX缺失导致希瓦氏菌在有氧生长时呈现营养缺陷型。这些与肠杆菌中YggX的生理影响存在很大差异。此外,在对呼吸调控因子regulon的分析中,我们阐明了有氧呼吸相关基因在所属细菌生态分布中的意义。这些研究结果,部分发表于环境微生物领域的Top期刊Applied and Environmental Microbiology,部分正在投稿中。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
盐单胞菌合成纳米钯催化污染物的还原
  • DOI:
    10.13610/j.cnki.1672-352x.20200907.019
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    安徽农业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    汪文静;丁诗婷;张玲;程园园
  • 通讯作者:
    程园园
Pyruvate Accelerates Palladium Reduction by Regulating Catabolism and the Electron Transfer Pathway in Shewanella oneidensis
丙酮酸通过调节希瓦氏菌的分解代谢和电子转移途径加速钯还原。
  • DOI:
    10.1128/aem.02716-20
  • 发表时间:
    2021-04-01
  • 期刊:
    APPLIED AND ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Cheng, Yuan-Yuan;Wang, Wen-Jing;Wu, Chao
  • 通讯作者:
    Wu, Chao
Microbial synthesis of graphene-supported highly-dispersed Pd-Ag bimetallic nanoparticles and its catalytic activity
石墨烯负载高分散Pd-Ag双金属纳米粒子的微生物合成及其催化活性
  • DOI:
    10.1002/jctb.6150
  • 发表时间:
    2019-08-02
  • 期刊:
    JOURNAL OF CHEMICAL TECHNOLOGY AND BIOTECHNOLOGY
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Han, Ruishan;Song, Xin;Cheng, Yuanyuan
  • 通讯作者:
    Cheng, Yuanyuan
YgfY contributes to stress tolerance in Shewanella Oneidensis neither as an antitoxin nor as a flavinylation factor of succinate dehydrogenase
YgfY 既不作为抗毒素,也不作为琥珀酸脱氢酶的黄素酰化因子,有助于希瓦氏菌的应激耐受性
  • DOI:
    10.3990/microorganisms9112316
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Microorganisms
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    Ming-Xing Zhang;Kai-Li Zheng;Ai-Guo Tang;Xiao-Xia Hu;Xin-Xin Guo;Chao Wu;Yuan-Yuan Cheng
  • 通讯作者:
    Yuan-Yuan Cheng
The biosynthesis of cadmium selenide quantum dots by Rhodotorula mucilaginosa PA-1 for photocatalysis
粘红酵母PA-1光催化生物合成硒化镉量子点
  • DOI:
    10.1016/j.bej.2020.107497
  • 发表时间:
    2020-04-15
  • 期刊:
    BIOCHEMICAL ENGINEERING JOURNAL
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Cao, Kai;Chen, Miao-Miao;Wu, Chao
  • 通讯作者:
    Wu, Chao

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其他文献

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  • 发表时间:
    --
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  • 通讯作者:
    颜爱民
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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    --
  • 作者:
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    冯云霞
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 通讯作者:
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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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