草酸青霉固态发酵中纤维素酶基因表达调控分子机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31660305
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    38.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0602.基因表达及非编码序列调控
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Cellulase produced by filamentous fungi can efficiently hydrolyze cellulosic materials, which could help in mitigating serious challenges that mankind faces such as energy crisis, environmental pollution, and food shortage. To date, only limited knowledge has reported on the regulation mechanism of fungal cellulase gene expression, especially under solid-state fermentation. The genome of Penicillium oxalicum HP7-1, a strain that produces high amounts of cellulase under solid-state fermentation, has been sequenced. In addition, a highly efficient gene targeting system that allows rapid genetic manipulation in P. oxalicum HP7-1 has been constructed. In this proposed project, we will deep-sequence and comparatively analyze the transcriptomes of P. oxalicum HP7-1 under different cultivation conditions, and then screen novel candidate regulatory genes involved in the regulation of cellulase gene expression in P. oxalicum HP7-1 under solid-state fermentation. Subsequently, deletion mutants of the candidate genes and complementation of key regulatory gene mutants and their overexpression mutants in P. oxalicum will be established using the constructed gene targeting system, and their cellulase yields will be measured to verify the regulatory roles of the candidate genes. The direct target cellulase genes of the identified regulators and their binding sequences will be determined using electrophoretic mobility shift assay and DNA footprinting. The proposed project will be the first to uncover the regulatory mechanism of cellulase gene expression in P. oxalicum under solid-state fermentation, which will have theoretical and application significances in studying the expression and regulation of cellulase genes in filamentous fungi.
丝状真菌产生的纤维素酶能有效地降解纤维素物质,对于解决能源危机、环境污染和食品短缺等人类面对的严峻挑战具有重要意义。但是,对真菌纤维素酶基因表达调控机制(特别是固态发酵中)研究较少限制了纤维素酶的获得和广泛应用。本实验室获得了固态发酵条件下高产纤维素酶的草酸青霉菌株HP7-1,完成了其基因组测序和遗传操作系统构建。本项目拟以HP7-1为材料,1)通过转录组测定和差异分析,初步确定参与固态发酵中调控纤维素酶基因表达的候选调控基因;2)构建其候选调控基因的缺失突变体和关键调控基因突变体,相应的互补株及高表达菌株,检测纤维素酶活力以验证基因的调控功能;3)通过凝胶阻滞和DNA足迹等实验,确定关键调控因子的直接靶位纤维素酶基因,及所结合的DNA序列。这将首次揭示草酸青霉固态发酵中纤维素酶基因表达的调控机制,对其他丝状真菌固态发酵中纤维素酶基因的调控研究具有理论指导意义和实际应用价值。

结项摘要

丝状真菌产生的纤维素酶能有效地降解纤维素物质,对于解决能源危机、环境污染和食品短缺等人类面临的严峻挑战具有重要意义。但是,对真菌纤维素酶基因表达调理机制(尤其是固体发酵中)认识不足,限制了纤维素酶的获得和广泛应用。.本项目通过测定草酸青霉菌株HP7-1在固态发酵和液体培养条件下的转录组,以及固态发酵高产纤维素酶的突变株EU2101在含有不同碳源的固态发酵条件下的转录组,进行比对分析,筛选得到固体发酵条件下调控纤维素酶基因表达的候选调控基因。在草酸青霉中敲除候选调控基因,获得缺失突变体;测定缺失突变体的纤维素酶产量以明确基因的调控功能。在大肠杆菌中表达关键调控基因,鉴定关键调控蛋白结合的靶基因的启动子区域。.结果表明草酸青霉固体发酵和液体培养条件下,基因表达谱明显不一样,尤其是纤维素酶基因的转录水平。通过不同条件下的转录组对比,筛选得到了80个候选转录调控基因。敲除了40个候选调控基因,发现了21个调控基因,其中9个为新的调控基因,3个是调控固体发酵中纤维素酶基因表达的关键调控基因(POX03016、POX04513和POX08292)。在大肠杆菌中表达了该3个关键调控基因;鉴定了该3个关键调控蛋白POX03016、POX04513和POX08292结合的纤维素酶基因的启动子区域。本项目取得的成果对认识真菌固体发酵中纤维素酶基因的复杂表达机制具有重要的科学意义,为通过理性设计和遗传工程改造真菌以提高固体发酵纤维素酶产量提供理论指导,具有潜在的应用价值。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Involvement of phospholipase PLA(2) in production of cellulase and xylanase by Penicillium oxalicum
磷脂酶 PLA2 参与草酸青霉生产纤维素酶和木聚糖酶
  • DOI:
    10.1007/s00253-020-11065-1
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Applied Microbiology and Biotechnology
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Shi-Huan Li;Li-Sha Gu;Xiao-Yi Qu;Ting Zhang;Cheng-Xi Li;Rong-Ming Mai;Lu-Sheng Liao;Feng-Fei Zhang;Xue-Mei Luo;Shuai Zhao;Jia-Xun Feng
  • 通讯作者:
    Jia-Xun Feng
Transcriptomic profiling and genetic analyses reveal novel key regulators of cellulase and xylanase gene expression in Penicillium oxalicum.
转录组分析和遗传分析揭示了草酸青霉中纤维素酶和木聚糖酶基因表达的新关键调节因子
  • DOI:
    10.1186/s13068-017-0966-y
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Biotechnology for biofuels
  • 影响因子:
    6.3
  • 作者:
    Yan YS;Zhao S;Liao LS;He QP;Xiong YR;Wang L;Li CX;Feng JX
  • 通讯作者:
    Feng JX
How an essential Zn2Cys6 transcription factor PoxCxrA regulates cellulase gene expression in ascomycete fungi?
重要的 Zn2Cys6 转录因子 PoxCxrA 如何调节子囊菌真菌中的纤维素酶基因表达?
  • DOI:
    10.1186/s13068-019-1444-5
  • 发表时间:
    2019-05-03
  • 期刊:
    BIOTECHNOLOGY FOR BIOFUELS
  • 影响因子:
    6.3
  • 作者:
    Liao, Lu-Sheng;Li, Cheng-Xi;Feng, Jia-Xun
  • 通讯作者:
    Feng, Jia-Xun
Differential transcriptomic profiling of filamentous fungus during solid-state and submerged fermentation and identification of an essential regulatory gene PoxMBF1 that directly regulated cellulase and xylanase gene expression
丝状真菌在固态和深层发酵过程中的差异转录组分析以及直接调节纤维素酶和木聚糖酶基因表达的必需调控基因 PoxMBF1 的鉴定
  • DOI:
    10.1186/s13068-019-1445-4
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Biotechnology for Biofuels
  • 影响因子:
    6.3
  • 作者:
    Zhao Shuai;Liu Qi;Wang Jiu-Xiang;Liao Xu-Zhong;Guo Hao;Li Cheng-Xi;Zhang Feng-Fei;Liao Lu-Sheng;Luo Xue-Mei;Feng Jia-Xun
  • 通讯作者:
    Feng Jia-Xun
A mitogen-activated protein kinase PoxMK1 mediates regulation of the production of plant-biomass-degrading enzymes, vegetative growth, and pigment biosynthesis in Penicillium oxalicum
丝裂原激活蛋白激酶 PoxMK1 介导草酸青霉植物生物质降解酶的产生、营养生长和色素生物合成的调节
  • DOI:
    10.1007/s00253-020-11020-0
  • 发表时间:
    2021-01-06
  • 期刊:
    APPLIED MICROBIOLOGY AND BIOTECHNOLOGY
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Ma, Bo;Ning, Yuan-Ni;Feng, Jia-Xun
  • 通讯作者:
    Feng, Jia-Xun

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其他文献

预售模式下的生鲜农产品双渠道供应链协调机制
  • DOI:
    10.13587/j.cnki.jieem.2021.04.015
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    管理工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵帅;李文立;曹晓宁;刘晓冰
  • 通讯作者:
    刘晓冰
Wnt10b、β-catenin、FGF18基因在‘甘肃高山细毛羊’胎儿皮肤毛囊中的表达规律研究
  • DOI:
    10.13432/j.cnki.jgsau.2015.05.002
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    甘肃农业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵帅;岳耀敬;郭婷婷;吴瑜瑜;刘建斌;韩吉龙;郭健;牛春娥;孙晓萍;冯瑞林;王天翔;李桂英;李范文;史兆国;杨博辉
  • 通讯作者:
    杨博辉
刺槐幼苗对NaCl胁迫的生理生化响应
  • DOI:
    10.13275/j.cnki.lykxyj.2020.04.010
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    林业科学研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    甘红豪;赵帅;杨泽坤;褚建民
  • 通讯作者:
    褚建民
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  • DOI:
    10.13881/j.cnki.hljxmsy.2017.1271
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    黑龙江畜牧兽医
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李明;符文英;母蓉芳;阙艳鹏;赵帅
  • 通讯作者:
    赵帅
新型动态变弧长模型在接地弧光中的应用研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    计算机仿真
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曾晗;王利娜;林文萱;赵帅
  • 通讯作者:
    赵帅

其他文献

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赵帅的其他基金

草酸青霉新转录因子POX04513调控固体发酵中纤维素酶基因表达的分子机理研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    36 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目

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

        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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