MmoD和MmoG在甲烷氧化酶sMMO合成中的作用及机理

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31770125
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万
  • 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

Methane, the principal component of natural gas and biogas, is a cheap, abundant, and renewable energy and carbon source. However, methane is also the second most prevalent greenhouse gas. Methane-oxidizing bacteria (MOB) are able to use methane as their sole source of carbon and energy and are responsible for the assimilation of methane in the carbon cycle. Soluble methane monooxygenase (sMMO) catalyzes the conversion of methane to methanol, the initial and key step of methane assimilation. Historically, slow growth rate and the lack of efficient genetic manipulation method have been the limiting factors in analyzing the gene functions of MOB. Thus, the regulation mechanism of sMMO synthesis is not revealed yet. The gene clusters of sMMO from different hosts involve eight conserved genes, all of which are essential to the synthesis of active sMMO. Among these genes, mmoXYBZC encode the components required for activity; the product of mmoR is involved in the transcriptional regulation of sMMO gene cluster; however, the roles of mmoD and mmoG are still unknown. Based on current reports and our preliminary data, we speculate that the function of MmoD and MmoG is facilitating the folding and assembly of sMMO. To demonstrate this, we firstly determine the roles of MmoD and MmoG in strain 5GB1C which grows fast and is genetically tractable. How MmoD and MmoG work is investigated in detail through analysis of protein-protein interactions, proteins co-synthesis in vivo and cell-free synthesis of target proteins. Then, to investigate whether the function of MmoD and MmoG is conserved among methanotrophs, the MmoD and MmoG from other two methanotrophs OB3b and Bath will be studied using the same strategy. Finally, based on the findings, we will functionally synthesize sMMO in E. coli. This project will elucidate the post-translational regulation mechanism of sMMO synthesis and pave the way for the construction of E. coli cells which can convert methane to value-added compounds.
甲烷氧化酶sMMO来自甲烷氧化菌,催化甲烷生成甲醇——碳循环中甲烷同化的起始步骤。该酶不仅具有重要的理论和生态价值,还在甲烷减排和高效利用方面被寄予厚望。sMMO的结构和催化机制已被阐明,但其合成的调控机理还不清楚。合成有活性的sMMO需要8个保守的基因,其中, mmoXYBZC编码sMMO的各个组份,mmoR涉及转录调控,而mmoD和mmoG的角色还未知。综合已有报道和项目组前期数据,推测MmoD和MmoG的主要功能都是帮助sMMO折叠或组装。本项目首先在菌株5GB1C中通过失活蛋白清除系统、解析蛋白间相互作用和体外蛋白合成等策略阐明其MmoD和MmoG的功能;为了检验结论的普遍性,鉴定另外两株甲烷氧化菌中的MmoD和MmoG的功能;最后,依据上面的结论,尝试在大肠杆菌中合成sMMO。预期将阐明sMMO合成调控的关键机制,实现在大肠杆菌中功能性合成sMMO,为该酶的改造和应用奠定基础。

结项摘要

可溶性甲烷单加氧酶sMMO可以催化甲烷生成甲醇(甲烷氧化菌同化甲烷的起始步骤)。该酶不仅具有重要的理论和生态价值,也在甲烷减排和高效利用方面被寄予厚望。sMMO基因簇中mmoXYBZC编码sMMO的各个组份,而mmoD和mmoG的功能则未知,项目以此为科学问题开展了系列研究。首先,在甲烷氧化菌模式菌株Methylomicrobium buryatense 5GB1,M. alcaliphilum 20Z和Methylomonas sp. LW13中建立了基于反向筛选标记pheSAG的基因无痕敲除方法,该方法的阳性率超过90%;接着在菌株5GB1C中,通过生理生化、遗传以及分子生物学等手段证明了MmoG是sMMO羟化酶组份大亚基MmoX以及sMMO基因簇转录激活蛋白MmoR的折叠伴侣,MmoD则在MmoG下游发挥作用,极有可能作为sMMO羟化酶组份MMOH的组装伴侣,帮助MMOH进行正确组装。同时以菌株LW13为材料,平行验证了MmoG和MmoD的功能;最后,运用大肠杆菌作为宿主,尝试异源表达sMMO,通过多种优化实现了大肠杆菌中sMMO的功能性表达。项目的实施阐明了sMMO合成中的调控机制,为sMMO的改造及开发应用奠定了理论基础。

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)
pheSAG Based Rapid and Efficient Markerless Mutagenesis in Methylotuvimicrobium
基于 pheS(AG) 的甲基微菌快速高效无标记诱变
  • DOI:
    10.3389/fmicb.2020.00441
  • 发表时间:
    2020-03-31
  • 期刊:
    FRONTIERS IN MICROBIOLOGY
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Liu, Yongchuang;He, Xiangrong;Yan, Xin
  • 通讯作者:
    Yan, Xin
The substrate specificity of aniline dioxygenase is mainly determined by two of its components: glutamine synthetase-like enzyme and oxygenase
苯胺双加氧酶的底物特异性主要由其两个组分决定:类谷氨酰胺合成酶和加氧酶
  • DOI:
    10.1007/s00253-019-09871-3
  • 发表时间:
    2019-05
  • 期刊:
    Applied Microbiology and Biotechnology
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Ji Junbin;Zhang Ji;Liu Yongchuang;Zhang Yanting;Liu Yuanxin;Yan Xin
  • 通讯作者:
    Yan Xin
Methylomonas rhizoryzae sp. nov., a type I methanotroph isolated from the rhizosphere soil of rice.
根茎甲基单胞菌 sp.
  • DOI:
    10.1007/s10482-020-01487-2
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Antonie van Leeuwenhoek
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhu Pingping;Cheng Minggen;Pei Dongmei;Liu Yongchuang;Yan Xin
  • 通讯作者:
    Yan Xin
Random Mutagenesis by Insertion of Error-Prone PCR Products to the Chromosome of Bacillus subtilis.
通过将易错 PCR 产物插入枯草芽孢杆菌染色体进行随机诱变。
  • DOI:
    10.3389/fmicb.2020.570280
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Frontiers in microbiology
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Ye B;Li Y;Tao Q;Yao X;Cheng M;Yan X
  • 通讯作者:
    Yan X
Promoter engineering enables overproduction of foreign proteins from a single copy expression cassette in Bacillus subtilis
启动子工程使得枯草芽孢杆菌中的单拷贝表达盒能够过量生产外源蛋白
  • DOI:
    10.1186/s12934-019-1159-0
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Microbial Cell Factories
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Zhou Chaoyang;Ye Bin;Cheng Shan;Zhao Leizhen;Liu Yuanxin;Jiang Ji;ong;Yan Xin
  • 通讯作者:
    Yan Xin

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

取代脲类除草剂降解菌鞘氨醇杆菌(Sphingobium sp.)Pu21的分离和鉴定与降解特性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    南京农业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    谷涛;李永丰;周潮洋;张迹;闫新;李顺鹏
  • 通讯作者:
    李顺鹏
可见光波段SiO2/CdSe一维光子晶体及缺陷模的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    光子学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    闫新;韩培德;张璐;王灿;许并社
  • 通讯作者:
    许并社
异菌脲降解菌YJN-G的分离、鉴定及降解特性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    应用与环境生物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨正中;吴广;金文;曹礼;闫新;洪青
  • 通讯作者:
    洪青
First principles calculations of structure and the electronic properties of fullerene derivative phenyl-C-71-butyric acid methyl ester
富勒烯衍生物苯基-C-71-丁酸甲酯的结构和电子性质的第一性原理计算
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    闫新;郝玉英;许并社;韩培德;赵彦亮;张竹霞;刘旭光
  • 通讯作者:
    刘旭光
微生物降解呋喃丹的研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    微生物学通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    金文;吴广;姜万奎;杨战功;周义东;闫新;李顺鹏;洪青
  • 通讯作者:
    洪青

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

闫新的其他基金

甲烷氧化菌介导的氨氧化作用的分子机制
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    55 万元
  • 项目类别:
    面上项目
细菌代谢二甲酚的分子机制研究
  • 批准号:
    31970099
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    58 万元
  • 项目类别:
    面上项目
菌株Rhodococcus sp. YL-1降解杀虫剂噻嗪酮的途径及其分子机制
  • 批准号:
    31470225
  • 批准年份:
    2014
  • 资助金额:
    84.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于基因组测序的苯基脲类除草剂细菌降解的分子机理研究
  • 批准号:
    31000060
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    19.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

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]
      
关闭
close
客服二维码