重组酵母菌生物合成醌类物质的代谢通路研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31760016
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    40.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0103.微生物组学与代谢
  • 结题年份:
    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

The quinonoids-producing recombinant yeast has been authorized by the Chinese invention patent license, and the different gene expression and proteomics of the recombinant yeast were studied in our previous research. In order to understand the metabolism and regulation of biosynthesis pathways of quinonoids in recombinant yeasts deeply and comprehensive, we select quinonoids-producing recombinant yeast strain N5005 and N6076 as targets, and the metabonomics method based on ultra-performance liquid-chromatography tandem mass spectrometry (UPLC-MS/MS), ultra-performance liquid chromatography-quadrupole time-of-flight mass spectrometry (UPLC-Q-TOF-MS) and high resolution magic angle spinning nuclear magnetic resonance (HR-MAS-NMR) will be applied to analyze the types and structures of quinonoids in recombinant yeast at different growth phases so that the distinct chemical characters can be obtained during growth phases in biosynthesis. Meanwhile, RNA-Seq method can be used to investigate gene expression in different growth phases in recombinant yeast. Sequentially, the metabolic pathways and molecular information of quinonoids biosynthesis can be obtained by using bioinformatics methods to carry on the system analysis of metabonome and transcriptome data. The biosynthetic pathways of two kinds of quinonoids will be verified by gene knockout/genetic complementation, gene over-expression strategy and metabonomics method. This project will provide feasible ideas and methods for exploring and developing biotechnical drugs and relating resources.
前期已对获得国家发明专利授权的产醌类物质的重组酵母菌进行了差异基因表达和蛋白质组学研究,为了从全局角度深入理解重组酵母菌生物合成醌类物质的代谢与调控机制,本项目以产醌类物质重组酵母菌N5005和N6076为研究材料,利用基于超高效液相色谱串联质谱(UPLC-MS/MS)、超高液相色谱和飞行时间质谱联用(UPLC-Q-TOF-MS)和高分辨魔角旋转核磁共振(HR-MAS-NMR)的代谢组学方法,解析重组酵母菌不同生长阶段合成醌类物质的种类和结构;同时应用RNA-Seq方法,获得重组酵母菌相应生长阶段的转录组学信息;进而利用生物信息学方法对代谢组学和转录组学数据进行系统分析,获得重组酵母菌合成醌类物质的代谢通路的分子信息,解析其生物合成途径。利用基因敲除/遗传互补和基因过表达策略,对2种醌类物质的生物合成途径进行验证。本项目的研究将为生物技术药物的研发及其资源拓展提供可行的思路和方法。

结项摘要

前期通过低能离子注入介导药用植物甘草基因组DNA在酵母菌中的随机转化,获得了遗传稳定的产红色醌类化合物的重组酵母菌。为了深入理解醌类物质的代谢与调控机制,本研究综合运用基因组学、转录组学、代谢组学和生物信息学方法,开展了重组酵母菌的代谢通路研究。..基因组学研究结果表明,重组酵母菌基因组Contig数目比原始菌株增加了2条,基因数目增加了270个,重复序列和非编码RNA、碱基SNP和In/Del、基因组功能和基因GO功能均发生了明显变异。..差异表达基因的GO功能研究结果显示,重组菌株新增了14个生物学过程功能、2个细胞组分功能和2个分子功能,涉及1140个差异表达基因(DEGs)。差异表达基因的KEGG代谢研究结果显示,重组菌株新增了13 条代谢途径,涉及77个DEGs。萜类骨架生物合成(KEGG ID:ko00900)是其新增的一条重要代谢途径,为其萜类和醌类等次生代谢产物的生物合成提供了基本的C骨架,该代谢途径涉及5个DEGs。..差异代谢物研究结果表明,甲羟戊酸-5-磷酸(MVAP)是重组酵母菌胞内差异倍数最大的代谢物。MVAP为甲羟戊酸途径(MVP)的重要中间产物,是合成类异戊二烯、萜类和醌类物质的前体。重组菌株中MVP活跃,有利于次生代谢产物的生物合成。通过发酵过程中甲羟戊酸代谢量和甲羟戊酸激酶基因表达量的定量分析,验证了转录组学获得的DEG的表达量与其调控的代谢物的合成速率与代谢组学方法测得的相应代谢物产量的变化趋势的一致性。..通过次级代谢产物合成的基因簇的研究,获得了3个调控重组酵母菌次生代谢产物合成的基因簇及其分子信息,其中1个位于第12条染色体,2个位于第7条染色体,分别调控其萜类、内酯类和非核糖体肽类的生物合成。..通过QTOF、NMR、KEGG和antiSMASH,确定了重组酵母菌次生代谢产物中红色醌类化合物主成分的基本结构和化学组成及其代谢通路和生物合成途径。..本研究结果为进一步开展重组酵母菌的定向育种和代谢产物功能研究奠定了基础,对人们深入理解低能离子注入获得的重组酵母菌的次生代谢种类的多样性、复杂性及其调控机制具有一定的科学意义。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
基于转录组测序的异常汉逊酵母菌不同发酵时期差异表达基因功能分析
  • DOI:
    10.13995/j.cnki.11-1802/ts.018697
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    食品与发酵工业
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    唐朝;张寒玉;王婷;冯光文;钱卫东;蔡长龙;毛培宏
  • 通讯作者:
    毛培宏
Bimetallic oriented catalytic fast pyrolysis of lignin research based on PY-GC/MS
基于PY-GC/MS的双金属定向催化木质素快速热解研究
  • DOI:
    10.1007/s13399-019-00464-8
  • 发表时间:
    2020-12
  • 期刊:
    Biomass Conversion and Biorefinery
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Fuxin Chen;Beibei Yan;Na Liu;Junxing Zhang;Junfeng Zhu;Huikuan Zhang;Pin Gong;Weiqin Zhao;Anning Zhou
  • 通讯作者:
    Anning Zhou
A Validated Chiral-RP-UPLC-MS/MS Method for the Enantiomeric Detection of Rivaroxaban In vitro
用于利伐沙班体外对映体检测的经过验证的手性 RP-UPLC-MS/MS 方法
  • DOI:
    10.2174/1573412914666180409145403
  • 发表时间:
    2019-03
  • 期刊:
    Current Pharmaceutical Analysis
  • 影响因子:
    0.6
  • 作者:
    Fuxin Chen;Xiaoxian Ma;Chuangqian Chen;Kanshe Li;Suying Chen;He Wen;Pin Gong
  • 通讯作者:
    Pin Gong
重组酵母菌N6076的差异表达基因功能及甲羟戊酸代谢分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    食品与发酵工业
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王璇;欧科;冯光文;陈福欣;王婷;买买提热夏提;钱卫东;毛培宏
  • 通讯作者:
    毛培宏
低能离子注入诱变酿酒酵母菌胞外代谢产物的差异性分析
  • DOI:
    10.13982/j.mfst.1673-9078.2021.9.1102
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    现代食品科技
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    白巧秀;欧科;王婷;杨倩倩;刘静;李侃社;陈福欣;毛培宏
  • 通讯作者:
    毛培宏

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其他文献

离子束重组酵母菌N6076的基因表达与蛋白质组学初步研究
  • DOI:
    10.13417/j.gab.036.004678
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    基因组学与应用生物学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吕杰;马媛;毛培宏;蔡长龙
  • 通讯作者:
    蔡长龙
基于全基因组De novo测序的异常汉逊酵母菌株792基因组重复序列的分布特征研究
  • DOI:
    10.19481/j.cnki.issn2096-398x.2018.04.011
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    陕西科技大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王婷;张寒玉;蔡长龙;唐朝;毛培宏;钱卫东;李永东
  • 通讯作者:
    李永东
一步重组法构建产龙胆苦苷酵母重组菌的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    陕西科技大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    钱卫东;赵德志;付云芳;陈雪峰;毛培宏;周颖欣;常凯;谢海艳
  • 通讯作者:
    谢海艳
基于基因组De novo测序的离子束重组DOB细菌的16s rRNA基因研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    基因组学与应用生物学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    包珊珊;毛培宏
  • 通讯作者:
    毛培宏
纤维素及其分子生物学研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    《化学与生物工程》
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈燕勤;毛培宏;曾宪贤等
  • 通讯作者:
    曾宪贤等

其他文献

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毛培宏的其他基金

低能离子注入介导的酵母菌对外源植物基因内含子的剪接机制
  • 批准号:
    11575149
  • 批准年份:
    2015
  • 资助金额:
    70.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
低能氮离子注入介导沙漠寡营养细菌全基因组突变及定向进化的分子机制
  • 批准号:
    11275164
  • 批准年份:
    2012
  • 资助金额:
    80.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
重组酵母菌次生代谢产物中红色组分代谢与调控的分子机制
  • 批准号:
    30960006
  • 批准年份:
    2009
  • 资助金额:
    23.0 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
重组酵母菌生物合成麻黄碱相关基因的研究
  • 批准号:
    30760009
  • 批准年份:
    2007
  • 资助金额:
    17.0 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
甘草基因组DNA在微生物中的遗传转化
  • 批准号:
    30560182
  • 批准年份:
    2005
  • 资助金额:
    18.0 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
离子束介导麻黄碱基因组DNA的遗传转化
  • 批准号:
    10365001
  • 批准年份:
    2003
  • 资助金额:
    30.0 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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  • 批准号:
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  • 项目类别:
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相似海外基金

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  • 财政年份:
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AI项目解读示例

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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