阻断糖基化修饰造成酵母分泌途径增强的机制解析及应用

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31901030
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C2102.合成生物学与生物改造技术
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Saccharomyces cerevisiae is widely used as a cell factory for recombinant protein production in industrial production. However, there are several restrictions in secretory pathway, which often result in low efficiency of protein secretion. Herein, we have found that secretory pathway was strengthened through selectively up-regulated expression of various secretory elements by N-glycosylation disruption. The strengthened secretory pathway significantly increased the production of recombinant proteins with different properties; whereas the engineered strains showed severely growth defects which limit their industrial applications. Thus, whether engineering mechanism of secretory pathway regulated by N-glycosylation disruption in the wild type could markedly improve protein secretion and also avoid cell growth defects. In this study, proteomics coupled with CRISPR technology will be used to construct high-throughput libraries for screening key regulatory proteins, and then the regulation mechanism of secretory pathway controlled by N-glycosylation disruption will be unfolded. Based on this, multiple regulatory proteins are modified and optimized simultaneously in the wild type for enhancing recombinant protein secretion. This study affords a new strategy and a new view for engineering secretory pathway and has valuable industrial applications.
酿酒酵母分泌重组蛋白被广泛的应用于工业生产中。但分泌途径存在多个限制节点,往往导致重组蛋白产量较低。前期实验结果发现阻断酿酒酵母糖基化修饰,能通过相关调控机制有选择性的协调多个分泌元件表达,从而增强分泌途径,实现不同特性靶蛋白高效分泌;但其严重影响细胞的正常生长,这限制了改造菌株在工业生产中的应用。假设在野生型菌株中改造使分泌途径增强的相关调控机制,能否避开阻断糖基化修饰造成的细胞生长问题,提高重组蛋白的胞外分泌量?本项目拟采用蛋白组学技术结合CRISPR技术建立高通量筛选体系,揭示阻断糖基化修饰造成分泌途径增强的调控机制,挖掘可以大幅度提高重组蛋白分泌的调控因子。在此基础上,在野生型菌株中组合改造、优化多个调控因子,构建高效分泌重组蛋白的健康酿酒酵母。本项目的完成将为促进重组蛋白分泌提供新方法和新视野,还可能产生较大的工业应用价值。

结项摘要

酿酒酵母分泌重组蛋白被广泛的应用于工业生产中。但分泌途径存在多个限制节点,往往导致重组蛋白产量较低。前期实验结果发现阻断酿酒酵母糖基化修饰,能通过相关调控机制有选择性的协调多个分泌元件表达,从而增强分泌途径,实现不同特性靶蛋白高效分泌;但其严重影响细胞的正常生长,这限制了改造菌株在工业生产中的应用。因此,本研究围绕阻断酿酒酵母糖基化修饰造成细胞壁损伤和分泌途径上调两方面展开。首先建立基因敲除和过表达库,从参与细胞壁合成和囊泡运输过程的基因中,筛选获得能够提高重组蛋白在酿酒酵母中表达活性的关键基因。再通过组合改造这些关键基因,进一步提高重组蛋白的在酿酒酵母中的表达活性。进而,验证该策略对不同重组蛋白的通用性。此外,分析了重组菌株的细胞生长、细胞壁完整性等生理指标,验证了重组菌株的健康情况。最终,通过蛋白组学结合反向代谢工程手段,揭示了重组菌株高效合成重组蛋白的机制。本项目完成为促进重组蛋白分泌提供新方法和新视野,还可能产生较大的工业应用价值。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Engineering Cell Polarization Improves Protein Production in Saccharomyces cerevisiae.
工程细胞极化提高了酿酒酵母的蛋白质产量
  • DOI:
    10.3390/microorganisms10102005
  • 发表时间:
    2022-10-11
  • 期刊:
    Microorganisms
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
  • 通讯作者:
Efficient Selection Scheme for Incorporating Noncanonical Amino Acids Into Proteins in Saccharomyces cerevisiae.
将非规范氨基酸掺入酿酒酵母蛋白质的有效选择方案
  • DOI:
    10.3389/fbioe.2020.569191
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Frontiers in bioengineering and biotechnology
  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    Tan L;Zheng Z;Xu Y;Kong W;Dai Z;Qin X;Liu T;Tang H
  • 通讯作者:
    Tang H

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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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