乙酸代谢在衣藻光合作用和黑暗异养中的作用机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31870217
  • 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:
    C0203.植物光合与固氮
  • 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

Photosynthesis (PS) is the most important chemical reaction in the world. Due to day/night diel cycle, half of the entire life of photosynthetic organism is in the dark. The reciprocal transition between dark and light is critical for photosynthetic organisms. Our previous study showed that the acetate metabolisms play important roles in the transition from dark heterotrophic growth to mixotrophic growth in Chlamydomonas. However, the occurring position and the regulatory mechanism of acetate metabolism are still undiscovered. Our laboratory acquired many acetate metabolisms related mutant strains. The preliminary results showed that acetate kinase (ACK) and acetyl-CoA synthetase function in converting acetate to acetyl-CoA under dark heterotrophic and mixotrophic conditions, respectively, and the acetyl-CoA synthetase may substitute the function of acetate kinase. In this proposal, we aim to analyze the detailed functional mechanisms of ACK and ACS in acetate metabolism; to detect the subcellular localization of the key enzymes in acetate metabolism; to demonstrate the expression patterns and activities of ACK and ACS of the various strains and the key metabolites in acetate metabolism of the various mutants under light and dark conditions; to identify the key downstream interacting partners in acetate metabolism. The implementation of this project will advance our understanding of acetate metabolism pathways, elucidate the functions of acetate in dark heterotrophic growth and photosynthesis, and provide new evidence and insights into the evolution of photosynthesis.
光合作用是地球上最重要的化学反应。昼夜交替使光合生物有一半时间是在黑暗中度过的,所以黑暗和光照顺利互转对光合作用至关重要。我们前期研究发现乙酸代谢在衣藻黑暗生长切换为光合兼养的过程中发挥重要作用。然而乙酸代谢发生的场所、调控机制及其在光合兼养与黑暗异养切换过程中的具体作用机制尚不清楚。本实验室已获得多个衣藻乙酸代谢突变藻株,初步分析表明乙酸激酶(ACK)和乙酰辅酶A合成酶(ACS)分别在黑暗异养和光合兼养过程中将乙酸转变为乙酰辅酶A,而且ACS可能替代ACK的功能。本项目拟分析 ACK和ACS具体作用机制;检测乙酸代谢关键酶的细胞定位,确定乙酸代谢发生的场所;分析ACS和ACK在光照和黑暗时的表达谱和酶活性,并检测乙酸代谢中的关键产物;通过遗传手段挖掘乙酸代谢下游的调控元件。本项目的实施有助于解析乙酸代谢通路、揭示乙酸在黑暗异养和光合作用中的作用,同时为光合作用进化研究提供新的理论依据。

结项摘要

光合作用是地球上最重要的化学反应。昼夜交替使光合生物有一半时间是在黑暗中度过的,所以黑暗和光照顺利互转对光合作用至关重要。我们前期研究发现乙酸代谢在莱茵衣藻黑暗生长切换为光合兼养的过程中发挥重要作用,然而乙酸代谢发生的场所、调控机制及其在光合兼养与黑暗异养切换过程中的具体作用机制尚不清楚。不仅如此,乙酸代谢过程所影响的其它生命过程以及响应机制仍不明晰,因此本实验室在已获得的乙酸相关代谢突变藻株中筛选了能够在黑暗异养和光合兼养过程中发挥作用的乙酸激酶(ACK)突变体以及乙酸代谢过程中Mn2+转运相关突变体作为研究对象,对ack及其相关突变体在自养兼养、光暗转换、乙酸浓度、乙酸同化效率、吸收光谱等条件下进行分析,证明了ACK1在黑暗异养条件下对维持衣藻生命活动的重要作用,而ACK2能够恢复ACK1在黑暗条件下的表型,说明ACK1和ACK2功能可能存在一定的互补性,同时发现ACK1突变体产生的色素含量和性质也发生了变化,该结果仍需通过实验进一步确定。在对乙酸代谢相关突变体mn050研究中发现,该突变体在乙酸代谢过程中对高光的响应发生变化,通过对高光响应蛋白LHCSR3以及NPQ水平的测定发现该突变体的Mn2+转运受限,ΔpH升高引起pmf升高,从而诱导了更高的NPQ,进一步通过自养异养、荧光参数、酵母异源互补实验、蛋白定位观察、跨膜质子梯度等实验的验证,证明其在乙酸代谢条件下Mn2+转运发生变化,阐明乙酸代谢过程中高光保护特性变化。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Microalgal Hydrogen Production
微藻产氢
  • DOI:
    10.1002/smtd.201900514
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Small Methods
  • 影响因子:
    12.4
  • 作者:
    Yue Wang;Huanling Yang;Xinna Zhang;Fei Han;Wenfeng Tu;Wenqiang Yang
  • 通讯作者:
    Wenqiang Yang
Characteristics of N6-methyladenosine modification during sexual reproduction of Chlamydomonas reinhardtii
莱茵衣藻有性繁殖过程中N6-甲基腺苷修饰特征
  • DOI:
    10.1101/2022.03.26.485907
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Genomics, Proteomics & Bioinformatics
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Ying Lv;Fei Han;Mengxia Liu;Ting Zhang;Guanshen Cui;Jiaojiao Wang;Ying Yang;Yun-Gui Yang;Wenqiang Yang
  • 通讯作者:
    Wenqiang Yang
Strategies to Study Dark Growth Deficient or Slower Mutants in Chlamydomonas reinhardtii.
研究莱茵衣藻暗生长缺陷或较慢突变体的策略。
  • DOI:
    10.1007/978-1-0716-1370-2_13
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Methods in Molecular Biology
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Huanling Yang;Fei Han;Yue Wang;Wenqiang Yang;Wenfeng Tu
  • 通讯作者:
    Wenfeng Tu
The plastid-encoded protein Orf2971 is required for protein translocation and chloroplast quality control
质体编码蛋白 Orf2971 是蛋白质易位和叶绿体质量控制所必需的
  • DOI:
    10.1093/plcell/koac180
  • 发表时间:
    2022-08-25
  • 期刊:
    The Plant Cell
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Jiale Xing;Junting Pan;Heng Yi;Kang Lv;Qiuliang Gan;Meimei Wang;Haitao Ge;Xiahe Huang;Fang Huang;Yingchun Wang;Jean-David Rochai;Wenqiang Yang
  • 通讯作者:
    Wenqiang Yang

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其他文献

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  • DOI:
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  • 期刊:
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    杨文强;邓丽;费敏锐;牛群
  • 通讯作者:
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    廖春发;谢泉文;王旭;肖志华;杨文强;邓攀;LIAO Chun-fa;XIE Quan-wen;WANG Xu;XIAO Zhi-hua;YAN
  • 通讯作者:
    YAN
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其他文献

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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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