灵芝中钙调磷脂酶/Crz信号对灵芝酸生物合成的影响及其机制研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81860668
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    34.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H3201.中药资源
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Ganoderic acids (GAs), important bioactive constituents of the famous medicinal mushroom Ganoderma lucidum, have received wide attention due to extraordinarily pharmacological functions. Ganoderic acid (GA) production is enhanced in the liquid static culture of G. lucidum by addition of calcium ion, while its molecular regulatory mechanism is unclear. Our previous data demonstrated that transcription levels of the key genes encoding calcineurin signaling pathway components, calcineurin gene (CnA) and calcineurin-responsive zinc finger gene (Crz), were up-regulated in liquid static culture of G. lucidum under calcium ion induction conditions. Bioinformatic analysis also reveals that putative calcineurin-dependent response element (CDRE) motifs exist in the promoter region of key GA biosynthetic genes. Based on our preliminary data, we propose that calcium ion regulates GA biosynthesis through calcineurin/Crz signal pathway in G. lucidum. In order to prove our hypothesis, the interaction between the key GA biosynthetic gene promoter and Crz will be detected by electrophoretic mobility shift assays (EMSA) in vivo. Moreover, the roles of Crz and CnA in regulation of GA biosynthesis will be characterized by knock-down of those genes individually in G. lucidum. To further elucidate whether the function of CnA is mediated by Crz, the localization of Crz-eyfp and different phosphorylated forms of Crz will be detected in wild-type and CnA-silenced G. lucidum strains in presence of calcium ion. This work will allow us to comprehensively understand the regulatory mechanism of the calcineurin/Crz signal pathway in GA biosynthesis in G. lucidum. The related information will be helpful for the further research on secondary metabolite biosynthesis in other mushrooms.
灵芝酸是药用真菌灵芝中的重要活性成分。灵芝细胞培养过程中添加钙离子可提高灵芝酸的产量,但是对于钙离子是如何进一步调控灵芝酸生物合成的仍不清楚。我们前期的研究显示钙离子可以诱导灵芝中钙调磷脂酶信号途径中关键因子Crz和CnA转录水平的提高,灵芝酸生物合成基因的启动子上也具有Crz的结合位点。结合初步数据,本课题假设:钙调磷脂酶/Crz信号介导了钙离子对灵芝酸生物合成的调控。为了验证该假设,计划采用凝胶阻滞实验(EMSA)开展Crz与灵芝酸合成途径关键基因启动子的互作研究。在灵芝中分别沉默Crz和CnA基因,分析不同条件下基因沉默对灵芝酸合成的影响,鉴定它们在合成调控中的作用。通过比较野生型和CnA沉默菌株中Crz的磷酸化和细胞定位,确定CnA的作用是否通过Crz介导。本研究以期揭示钙调磷脂酶/Crz信号对灵芝酸生物合成的调控机制,为利用药用真菌生产次级代谢产物提供坚实的理论基础。

结项摘要

灵芝酸是药用真菌灵芝中的重要活性成分。灵芝细胞培养过程中添加钙离子提高了灵芝酸的产量,但是钙离子是如何进一步调控灵芝酸生物合成的仍不清楚。我们早期的实验结果显示钙离子可以诱导灵芝中钙调磷脂酶信号途径中关键因子Crz和CnA转录水平的提高。本研究通过Crz基因沉默实验发现Crz 调控了灵芝酸的生物合成。凝胶阻滞实验表明钙离子诱导条件下Crz与灵芝酸生物合成基因FPS的启动子结合,进而调控FPS基因的表达。CnA基因沉默和CnA免疫抑制剂CsA添加实验揭示了CnA通过调控灵芝酸生物合成基因的表达量和中间代谢产物积累,进而影响灵芝酸的生物合成。Crz1-GFP融合蛋白的细胞定位和磷酸化状态分析表明CnA 通过调控Crz蛋白的磷酸化,导致去磷酸化后的Crz蛋白进入细胞核中,进而调节灵芝酸的生物合成。本研究揭示了钙调磷脂酶/Crz信号对灵芝酸生物合成的调控机制,加深了我们对灵芝酸生物合成调控机制的理解。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Enhancement of ganoderic acid production by promoting sporulation in a liquid static culture of Ganoderma species
通过促进灵芝物种液体静态培养中的孢子形成来提高灵芝酸产量
  • DOI:
    10.1016/j.jbiotec.2021.01.014
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Journal of Biotechnology
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Bin Sun;Hao You;Jun-Wei Xu
  • 通讯作者:
    Jun-Wei Xu
Efficient expression of heterologous genes by the introduction of the endogenous glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase gene intron 1 in Ganoderma lucidum
灵芝内源性3-磷酸甘油醛脱氢酶基因内含子1的导入实现异源基因的高效表达
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Microbial Cell Factories
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    You Hao;Sun Bin;Li Na;Xu Jun-Wei
  • 通讯作者:
    Xu Jun-Wei
Increased production of ganoderic acids by overexpression of homologous farnesyl diphosphate synthase and kinetic modeling of ganoderic acid production in Ganoderma lucidum
通过同源法尼基二磷酸合酶的过表达增加灵芝酸的产量以及灵芝中灵芝酸生产的动力学模型
  • DOI:
    10.1186/s12934-019-1164-3
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Microbial Cell Factories
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Fei Yu;Li Na;Zhang De Huai;Xu Jun Wei
  • 通讯作者:
    Xu Jun Wei
Dual sgRNA-directed gene deletion in basidiomycete Ganoderma lucidum using the CRISPR/Cas9 system
使用 CRISPR/Cas9 系统在担子菌灵芝中进行双 sgRNA 定向基因缺失
  • DOI:
    10.1111/1751-7915.13534
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Microbial Biotechnology
  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    Liu Ke;Sun Bin;You Hao;Tu Jun-Liang;Yu Xuya;Zhao Peng;Xu Jun-Wei
  • 通讯作者:
    Xu Jun-Wei
Enhanced production of individual ganoderic acids by integrating Vitreoscilla haemoglobin expression and calcium ion induction in liquid static cultures of Ganoderma lingzhi
在灵芝液体静态培养物中整合玻璃颤菌血红蛋白表达和钙离子诱导来提高单个灵芝酸的产量
  • DOI:
    10.1111/1751-7915.13381
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Microbial Biotechnology
  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    Xu Jun Wei;Yue Tong-Hui;Yu Xuya;Zhao Peng;Li Tao;Li Na
  • 通讯作者:
    Li Na

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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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