强紫外线辐射生境中南极冰藻光修复酶及其修复DNA紫外辐射损伤分子机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41576187
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    69.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0615.极地科学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

The depletion of ozone increases the biologically harmful solar ultraviolet (UV) radiation, which leads to a variety of adverse effects to organisms and human being. Although extensive research has been conducted on the UV damage to the biotic community and the individual, few studies have focused on the adaptations of polar organisms to UV radiation so far; especially in terms of molecular mechanism of DNA damage and repair. Based on transcriptome sequencing and analyses of Antarctic keystone specie Chlamydomonas sp. ICE-L under UV stress, RACE and qRT-PCR were performed to obtain the full-length DNA photolyase gene and determine the effects of UV radiation on the expression levels,respectively. With the cDNA introducing in Escherichia coli and Saccharomyces cerevisiae, in vivo photolyase activity assays was performed. Then the photolyase was overproduced and purified by HPLC. To assess the contribution of the photolyase to the photorepair of UV-induced DNA damage, western blot and in vitro photolyase activity assays was performed. Gene mutation and knocked out will be performed to understand its essential gene and physiological function. Therefore, in this study we focused on the molecular mechanism of Chlamydomonas sp. ICE-L under UV resistance in both gene and protein levels, and this will accelerate the utilization of photolyase in human being UV damage.
臭氧破坏导致紫外线辐射增强,对生物和人影响日益显著。目前大部分研究关注其对生物群落和个体的影响与危害,而很少探究南极强紫外线辐射生境中生物的极端生存机制,尤其未从DNA紫外损伤与修复关键科学问题上认识其强紫外线辐射环境适应分子机制。本研究选取南极关键物种冰藻,基于已完成冰藻Chlamydomonas sp.ICE-L紫外胁迫转录组测序与分析,且RACE出其CPD光修复酶全长基因,拟采用免疫印迹等技术探明冰藻DNA紫外线辐射损伤形成嘧啶二聚体分子机制;应用RT-PCR等技术了解冰藻光修复酶基因表达与调控机理;构建冰藻光修复酶基因重组大肠杆菌和酵母,验证其体内活性;选用HPLC等方法纯化表达产物,表征理化特性,检测体外活性;运用基因定点突变和基因敲除等方法,了解其必需结构基团,验证其生理功能。据此,将从基因及蛋白水平认识冰藻适应南极强紫外线辐射分子机理,探讨其对人类紫外线辐射损伤防治重要意义。

结项摘要

本项目通过基因克隆得到南极衣藻Chlamydomonas sp. ICE-L光修复酶基因CPD,并对该基因进行生物信息学分析;建立了CPD光修复酶原核和真核异源表达体系,并对原核和真核表达条件进行了优化;对原核和真核表达的蛋白进行了纯化和结构鉴定,并验证了南极衣藻光修复酶蛋白的体内和体外活性。项目通过基因工程手段构建南极冰藻CPD光修复酶基因表达载体,获得高效表达基因工程菌株,建立1套基因工程产品中试生产工艺技术路线,并建设南极冰藻CPD光修复酶中试生产线1条,完成了紫外线防护及紫外线损伤修复类化妆品应用试验,试用效果良好,项目产业化后将实现重要经济社会效益。主要成果总结如下:1、通过普通PCR和RACE法克隆得到南极衣藻Chlamydomonas sp.ICE-L的光修复酶基因CPD,其cDNA全长2651bp,编码579个氨基酸,预测蛋白相对分子质量为64.3KDa,等电点为8.982;经同源性对比,发现其CPD氨基酸序列与莱茵衣藻CPD的相似度为68%;2、通过实时荧光定量PCR技术对南极衣藻CPD基因在非生物胁迫条件(光强、紫外)下的差异表达进行相对定量分析。在紫外胁迫条件下,CPD基因表达量先有稍微降低,进而大幅升高,并在4h达到最大值,这说明CPD基因对紫外胁迫是敏感的,进而保护自身和维持正常的生理功能。3、成功构建CPD光修复酶基因大肠杆菌原核表达载体,并在菌株BL21(DE3)中诱导表达。同时实现了南极衣藻CPD光修复基因在酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae SCPD中成功表达。4、利用Ni-NTA亲和层析对光修复酶目的蛋白进行分离纯化,得到纯CPD光修复酶蛋白;利用Edman降解法对光修复酶蛋白进行N端测序,显示该蛋白N端到C端依次为M-P-K-R-T,与目标序列 MPKRT相符,证实为CPD光修复酶;对表达CPD光修复酶的体内外活性研究表明,CPD光修复酶能够快速对紫外辐射损伤做出反应,高效修复嘧啶二聚体,说明CPD光修复酶体内外活性良好。5、R271G和E323A点突变的南极衣藻CPD光修复酶活性降低,M395I点突变的南极衣藻CPD光修复酶基本上失去活性。6、南极衣藻CPD光修复酶对紫外线照射后HCEC细胞的增殖和迁移都有促进作用,对紫外线照射后小鼠角膜上皮和皮肤紫外损伤修复有显著作用。

项目成果

期刊论文数量(24)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
Biomass, nutrient uptake and fatty acid composition of Chlamydomonas sp. ICE-L in response to different nitrogen sources
衣藻的生物量、养分吸收和脂肪酸组成。
  • DOI:
    10.1007/s13131-017-0984-4
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Acta Oceanologica Sinica
  • 影响因子:
    1.4
  • 作者:
    AN Meiling;WANG Yibin;LIU Fangming;QI Xiaoqing;ZHENG Zhou;YE Naihao;SUN Chengjun;MIAO Jinlai
  • 通讯作者:
    MIAO Jinlai
Xanthohumol, a Prenylated Chalcone from Hops, Inhibits the Viability and Stemness of Doxorubicin-Resistant MCF-7/ADR Cells
黄腐酚是一种来自啤酒花的异戊二烯化查耳酮,可抑制多柔比星耐药 MCF-7/ADR 细胞的活力和干性
  • DOI:
    10.3390/molecules22010036
  • 发表时间:
    2016-12-28
  • 期刊:
    Molecules
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Liu M;Yin H;Qian X;Dong J;Qian Z;Miao J
  • 通讯作者:
    Miao J
The first (6-4) photolyase with DNA damage repair activity from the Antarctic microalga Chlamydomonas sp. ICE-L
第一个 (6-4) 具有 DNA 损伤修复活性的光裂合酶来自南极微藻衣藻。
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Mutat Res
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    An M;Zheng Z;Qu C;Wang X;Chen H;Shi C;Miao J
  • 通讯作者:
    Miao J
Molecular cloning and functional analysis of a Delta(12)-fatty acid desaturase from the Antarctic microalga Chlamydomonas sp. ICE-L
南极微藻衣藻 Delta(12)-脂肪酸去饱和酶的分子克隆和功能分析。
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    3 Biotech
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Yin H;Zheng Z;An M;Chen H;Qu C;Liu F;Wang Y;Miao J;Hou X
  • 通讯作者:
    Hou X
藻类水通道蛋白的研究进展
  • DOI:
    10.1007/978-3-319-91174-8_4
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    生物技术通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李露露;曲长凤;郑洲;王以斌;缪锦来;张莉
  • 通讯作者:
    张莉

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其他文献

Study on changes of plasmalemma permeability and some primary inorganic ions of Antarctic ice microalgae (Chlamydomonas sp. ICE-L) in the low-temperature stress
南极冰微藻衣藻质膜渗透性及部分原生无机离子变化研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2024-09-13
  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郑洲;缪锦来;陈豪;张波涛;李光友
  • 通讯作者:
    李光友
盐度对南极冰藻Chlamydomonas sp. ICE-L细胞膜流动性及其脂肪酸脱氢酶基因表达的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    海岸工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张欣;綦晓青;缪锦来;郑洲
  • 通讯作者:
    郑洲
南极衣藻(Chlamydomonas sp. ICE-L)谷胱甘肽还原酶基因的原核表达及其条件优化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    海洋与湖沼
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    简纪常;丁燏;刘莹;吴灶和;缪锦来
  • 通讯作者:
    缪锦来
南极冰藻Chlamydomonas sp.ICE-L的抗盐性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2024-09-14
  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    阚光锋;郑洲;姜英辉;缪锦来;张波涛;李光友
  • 通讯作者:
    李光友
Hg~(2+)对南极冰藻ChlorophyceaeL-4生长和抗氧化系统的影响及藻体富集Hg~(2+)的规律
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    微生物学通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    缪锦来;王以斌;刘芳明;郑洲
  • 通讯作者:
    郑洲

其他文献

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AI技术路线图

缪锦来的其他基金

南极衣藻类菌孢素氨基酸(MAAs)生物合成途径及其强紫外辐射损伤防护功能研究
  • 批准号:
    42176130
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    58 万元
  • 项目类别:
    面上项目
南极海冰区石油烃低温降解微生物及其低温降解机制研究
  • 批准号:
    40876107
  • 批准年份:
    2008
  • 资助金额:
    37.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
南极冰藻中抗紫外线辐射活性物质研究
  • 批准号:
    40206022
  • 批准年份:
    2002
  • 资助金额:
    23.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

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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