α-蒎烯的生物降解机理及代谢流调控

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基本信息

  • 批准号：
    51178431
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    61.0万
  • 负责人：
    陈建孟
  • 依托单位：
    浙江工业大学
  • 学科分类：
    E1005.空气污染控制
  • 结题年份：
    2015
  • 批准年份：
    2011
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2012-01-01 至2015-12-31

项目摘要

α-蒎烯是一类环境排放速率最大、积累浓度最高的单萜烯类VOCs，它在环境中的迁移和转化严重威胁人类健康与生态安全。.本申请针对目前α-蒎烯微生物降解的机理尚不明确、产物存在二次污染等问题，提出通过定向调控α-蒎烯的微生物代谢流以实现α-蒎烯废气净化与资源化。本研究将对本土降解菌Pseudomonas veronii ZW 代谢α-蒎烯的产物进行定性定量测定，建立细胞内外的有机碳代谢流，并对菌株代谢过程进行数学描述和碳元素平衡分析，在此基础上建立α-蒎烯的微生物代谢流；鉴定代谢过程中关键蛋白酶种类并测定氨基酸序列，利用基因敲除等分子生物学技术构建基因工程菌，对菌株代谢流进行定向调控，使α-蒎烯代谢流停留在关键产物2-甲基丁酸步骤，同时通过环境优化、代谢强化等方法促使菌株积累2-甲基丁酸的能力进一步增强，为α-蒎烯废气的生物净化与资源化工程应用奠定基础。

结项摘要

针对目前α-蒎烯微生物降解的机理尚不明确、产物存在二次污染等问题，本项目通过定向调控α-蒎烯的微生物代谢流以实现α-蒎烯废气净化与资源化。.Pseudomonas veronii ZW降解α-蒎烯的过程符合Haldane动力学模型，最大比生长速率为0.10253h-1、最大比降解速率为0.33586 h-1。通过GC-MS检测到菌株ZW降解α-蒎烯产生的中间产物，结合相关文献，推测出菌株ZW降解α-蒎烯的三条可能代谢途径：①α-蒎烯转化为桃金娘烯醇，桃金娘烯醇再进一步转化为桃金娘烯酸；②α-蒎烯转化为柠檬烯；③α-蒎烯转化为伞花烃，伞花烃转化为4-异丙基苯甲醇和3-羟基-4-异丙基甲苯。.利用紫外诱变获得一株丧失α-蒎烯降解能力的菌株ZW-U，其形态和抗生素敏感性与正常菌株ZW基本保持一致。诱变菌株ZW-U对α-蒎烯、伞花烃、4-异丙基苯甲醇和2-甲基-1,4丁二醇的降解能力明显下降甚至丧失了降解能力，这可能与紫外诱变使得菌株ZW-U缺失了α-蒎烯、伞花烃、4-异丙基苯甲醇和2-甲基-1,4丁二醇的降解酶或者抑制了这些酶的合成。.利用双向电泳及生物质谱技术分离并鉴定了16个特异性差异蛋白质。根据蛋白质的功能，将这些差异性蛋白分为氨基酸合成、能量转化、蛋白折叠、解毒或保护蛋白、调节蛋白、与α-蒎烯代谢相关蛋白等6大类。其中与α-蒎烯代谢有关的酶是PKHD型羟化酶和芳基醇脱氢酶。PKHD型羟化酶作用于伞花烃转化为3-羟基-4-异丙基甲苯；芳基醇脱氢酶作用于4-异丙基苯甲醇转化为4-异丙基苯甲醛。.选定枯茗酸为目标代谢累积产物。通过pSC123 转座子诱变和影印平板法构建了枯茗酸降解失活的突变株文库，筛选获得大量突变株，选择 了3株作为目的突变株，它们既能降解α-蒎烯，又能累积枯茗酸。编号为ZW-A的突变株在降解100mg/L的α-蒎烯过程中，枯茗酸的累积量达到16mg/L。利用SEFA-PCR 的方法扩增得到683 bp 的片段，其中的orfA被插入突变。orfA与 Pseudomonas 的protein RadC的同源性达到96%以上。

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（2）
Kinetic analysis and bacterium metabolization of -pinene by a novel identified Pseudomonas sp. strain
新型鉴定的假单胞菌对蒎烯的动力学分析和细菌代谢。
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    Journal of Environmental Sciences
  • 影响因子：
    6.9
  • 作者：
    Sun Pengfei;Jiang Yifeng;Zhang Lili;Chen Jianmeng
  • 通讯作者：
    Chen Jianmeng
Structural Characterization and Property Analysis of Surface-Active Substance Accumulated During Biodegradation of Hydrophobic α-Pinene by Pseudomonas fluorescens
荧光假单胞菌生物降解疏水性α-蒎烯过程中积累的表面活性物质的结构表征和性质分析
  • DOI：
    10.1007/s11270-013-1457-9
  • 发表时间：
    2013-03
  • 期刊：
    Water, Air, and Soil Pollution
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Jianmeng Chen;Jianming Yu;Shanshan Li;Yifeng Jiang
  • 通讯作者：
    Yifeng Jiang
生物表面活性剂的产生及其在环境污染治理中的应用
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    环境科学与技术
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    陈建孟;蒋轶锋;GU Xin-na1,CHEN Hui2,LI Shan-shan1,CHENG Zhuo-wei1,CHEN Jian-;2.Zhejiang Huahai Pharmaceuticals Co.,Ltd.,Taizhou 317024,Chi
  • 通讯作者：
    2.Zhejiang Huahai Pharmaceuticals Co.,Ltd.,Taizhou 317024,Chi
荧光假单胞菌代谢α-蒎烯过程中表面活性物质的定向积累及其性状分析
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    环境科学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    冯力;蒋轶锋;朱润晔;李珊珊
  • 通讯作者：
    李珊珊

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  • 通讯作者：
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  • 发表时间：
    --
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  • 影响因子：
    --
  • 作者：
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  • 通讯作者：
    何杰

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

        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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